[发明专利]一种单相三电平逆变电路

说明书

本发明公开了一种单相三电平逆变电路，涉及逆变电路技术领域，逆变器的输出电压为三电平，在逆变器输出0电平下存在两种开关模态，其中在电网正半周期的0电平模态下输入直流侧电源为开关电容C₂充电，补充了在电网正半周期传能模态下开关电容C₂放电损失的电能，开关电容C₂工作在开关频率；针对电网负半周期开关电容C₂电压在电网负半周期持续上升问题，通过一个0电平模态，保证在整个电网负半周期下电流不经过开关电容C₂，维持了开关电容C₂电压稳定；本发明可以通过使电网中性点与输入直流电压正端直接相连，将电网中性点钳位在输入直流电压值，有效消除非隔离型并网逆变系统中存在的高频共模电流危害。

技术领域

本发明属于逆变电路技术领域，特别是涉及一种单相三电平逆变电路。

背景技术

光伏发电因其分布广泛、清洁无污染、资源丰富，具有良好的发展前景。目前常见的光伏并网逆变器可以分为隔离型并网逆变器和非隔离型并网逆变器两种。隔离型光伏并网逆变器由于存在工频变压器或高频变压器，使整机逆变效率和功率密度降低、成本增加。因此为了在中小功率光伏并网系统中提升整机效率、减小整机体积、降低成本，通常采样非隔离型光伏并网逆变器。

然而，非隔离型光伏并网逆变器结构不含变压器，在光伏电池阵列与大地之间的寄生电容、光伏并网逆变器与大地之间形成共模回路，从而产生共模电流(俗称“漏电流”)。高频开关动作导致的高频共模电压施加在寄生电容上，产生高频漏电流会带来传导和辐射干扰、进网电流谐波及损耗增加，甚至危害人员与设备安全。

目前，单相非隔离光伏并网逆变器一般采用双极性调制的全桥逆变器、共地型逆变器和半桥逆变器等。然而双极性调制的全桥逆变器输出两电平，需要较大的滤波电感以提升输出电能质量，但这种方法降低了逆变效率并增加了体积；专利CN102088252A公布了一种共地型逆变电路需要较多的功率开关器件，以实现负半周期的传能，并且所有开关均工作在高频状态，对功率开关管的性能要求较高，不利于整机成本的降低；半桥逆变电路的电网中性点电位被钳位至直流电压的一半，输出电压利用率仅50％，不利于中小功率光伏系统中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单相三电平逆变电路，运用在中小功率非隔离型光伏并网逆变系统中，具有多种调节模态，实现无功功率传输能力。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种单相三电平逆变电路，包括电路调节模块：

电路调节模块包括由第一开关电容C₁和第二开关电容C₂并联后形成的电容并联电路；

网正半周期释放电流：第二开关电容C₂串联接入电网，逆变电路输出电压等于第二电容C₂的电压，之后使得第一开关电容C₁和第二开关电容C₂并联后，由第一电容C₁为第二电容C₂补充能量，此时逆变电路的输出电压为0；电网负半周期续流：导通电路调节模块，逆变电路的输出电压为0，之后使得第一开关电容C₁和第二开关电容C₂并联后工作，逆变电路的输出电压等于直流输入电压U_pv的负值。

进一步地，电网负半周期续流中：第一开关电容C₁和第二开关电容C₂并联后工作后，若第一电容C₁电压大于或等于第二电容C₂时，第一电容C₁为第二电容C₂充能，第二电容C₂的电压值在整个电网周期内始终被限制不大于直流输入电压U_pv。