[发明专利]基于多状态开关单元的五电平光伏逆变器

摘要

本发明涉及一种用来将双极性直流电压(VDC+以及VDC‑)转换为三相交流输出电压的五电平有源中点箝位式逆变器，所述转换器包括第一、第二和第三输入端子(P、MP、N)以及第一、第二和第三输出端子(22、23、24)，其中所述逆变器进一步包括第一、第二、第三多状态开关单元(MSSC)(12、12'、12”)，其包括与逆变器的三个输入端连接的三个输入端子以及三个输出端(9,10,11)。第一、第二、第三多状态开关单元的三个输出端子(9,10,11)通过电感器(La、Lb、Lc)连接到所述逆变器的每一对应的输出端子(22、23、24)，并且所述逆变器的每一对应的输出端子(22、23、24)通过对应的电容器(Ca、Cb、Cc)连接到所述逆变器的所述第二输入端子(MP)上。

主权项

1.一种五电平有源中点箝位式逆变器，用于将双极性直流电压转换为三相交流输出电压，包括第一、第二和第三输入端子(6、7、8)以及第一、第二和第三输出端子(22、23、24)，其特征在于，所述五电平有源中点箝位式逆变器包括：(i)第一多状态开关单元(12)，所述第一多状态开关单元包括分别连接到所述逆变器的所述第一、第二和第三输入端子(6、7、8)上的三个输入端子(13、14、15)以及第一输出端子(9)；(ii)第二多状态开关单元(12')，所述第二多状态开关单元包括分别连接到所述逆变器的所述第一、第二和第三输入端子(6、7、8)上的三个输入端子(16、17、18)以及第二输出端子(10)；(iii)第三多状态开关单元(12”)，所述第三多状态开关单元包括分别连接到所述逆变器的所述第一、第二和第三输入端子(6、7、8)上的三个输入端子(19、20、21)以及第三输出端子(11)；(iv)其中所述第一多状态开关单元(12)的所述第一输出端子(9)通过电感器La连接到所述逆变器的所述第一输出端子(22)上，所述第二多状态开关单元(12')的所述第二输出端子(10)通过电感器Lb连接到所述逆变器的所述第二输出端子(23)上，并且所述第三多状态开关单元(12”)的所述第三输出端子(11)通过电感器Lc连接到所述逆变器的所述第三输出端子(24)上；并且(v)其中所述逆变器的每一对应的输出端子(22、23、24)通过对应的电容器Ca、Cb、Cc连接到所述逆变器的所述第二输入端子(7)上；所述第一、第二和第三多状态开关单元各自包括第一、第二和第三单独的自耦变压器Ta、Tb、Tc，每一单独的自耦变压器包括端部端子(25、26；27、28；29、30)以及中间端子(31、32、33)；其中在所述逆变器的所述第一输入端子(6)与所述第一单独的自耦变压器Ta的第一端部端子(25)之间以及在所述逆变器的所述第一输入端子(6)与所述第一单独的自耦变压器Ta的第二端部端子(26)之间分别设置开关元件Sa1以及Sa3，并且在所述逆变器的所述第三输入端子(8)与所述第一单独的自耦变压器Ta的所述第一端部端子(25)之间以及在所述逆变器的所述第三输入端子(8)与所述第一单独的自耦变压器Ta的所述第二端部端子(26)之间分别连接开关元件Sa2以及Sa4，并且在所述逆变器的所述第二输入端子(7)与所述第一单独的自耦变压器Ta的所述第一端部端子(25)之间以及在所述逆变器的所述第二输入端子(7)与所述第一单独的自耦变压器Ta的所述第二端部端子(26)之间分别连接开关元件Sa5以及Sa6；并且其中在所述逆变器的所述第一输入端子(6)与所述第二单独的自耦变压器Tb的第一端部端子(27)之间以及在所述逆变器的所述第一输入端子(6)与所述第二单独的自耦变压器Tb的第二端部端子(28)之间分别设置开关元件Sb1以及Sb3，并且在所述逆变器的所述第三输入端子(8)与所述第二单独的自耦变压器Tb的所述第一端部端子(27)之间以及在所述逆变器的所述第三输入端子(8)与所述第二单独的自耦变压器Tb的所述第二端部端子(28)之间分别连接开关元件Sb2以及Sb4，并且在所述逆变器的所述第二输入端子(7)与所述第二单独的自耦变压器Tb的所述第一端部端子(27)之间以及在所述逆变器的所述第二输入端子(7)与所述第二单独的自耦变压器Tb的所述第二端部端子(28)之间分别连接开关元件Sb5以及Sb6；并且其中在所述逆变器的所述第一输入端子(6)与所述第三单独的自耦变压器Tc的第一端部端子(29)之间以及在所述逆变器的所述第一输入端子(6)与所述第三单独的自耦变压器Tc的第二端部端子(30)之间分别设置开关元件Sc1以及Sc3，并且在所述逆变器的所述第三输入端子(8)与所述第三单独的自耦变压器Tc的所述第一端部端子(29)之间以及在所述逆变器的所述第三输入端子(8)与所述第三单独的自耦变压器Tc的所述第二端部端子(30)之间分别连接开关元件Sc2以及Sc4，并且在所述逆变器的所述第二输入端子(7)与所述第三单独的自耦变压器Tc的所述第一端部端子(29)之间以及在所述逆变器的所述第二输入端子(7)与所述第三单独的自耦变压器Tc的所述第二端部端子(30)之间分别连接开关元件Sc5以及Sc6；其中对于j∈{a,b,c}以及i∈{1,2,3,4}，所述开关元件Sji对于电流是双向的并且对于电压是单向的，并且对于j∈{a,b,c}以及i∈{5,6}，所述开关元件Sji对于电流以及电压都是双向的。