[發明專利]七電平單相光伏并網逆變器

無效

• 申請號: 201310487037.7
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103633869A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 曾繁鵬;夏抒
• 申請（專利權）人: 寧波綠凱節能科技有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 杭州華知專利事務所 33235
• 代理人: 寧岡

技術領域

本發明涉及一種逆變器，尤其是指一種七電平單相光伏并網逆變器。

背景技術

隨著科學技術的進步和認可的增加，世界各國不得不去面對能源匱乏的問題。利用光伏電池產生的電能，經過并網逆變器輸送到電網中，是太陽能主要的應用方式。2009年后，太陽能并網逆變器產業開始復蘇，同時多晶硅的生產規模擴充有利于太陽能成倍降低，而逆變器的開關器件和控制技術也逐漸的成熟，這樣就更一步促進了太陽能的并網技術的整體發展。太陽能并網逆變器就是將太陽能電池發出的直流電通過逆變器反饋回電網，可見并網逆變器是核心部分。太陽能并網逆變器主要有電壓型和電流型，電壓型逆變器要求并網的電壓與電網電壓一直；電流型并網逆變器要求并網點的電流與電網電壓相同，目前并網逆變器主要采用電流型。無論是電壓型還是電流型，都要求逆變器的直流電壓略高于電網電壓。

目前，太陽能逆變器主要有三種結構：工頻隔離型、高頻隔離型和非隔離型。工頻隔離型主要采用DC/AC電路，分為單相全橋電路和三相全橋電路。具有電路簡潔、控制簡單、與電網隔離的優點，但是工頻變壓器體積較大，導致這種結構在小功率的并網逆變器中應用較少。高頻隔離型并網逆變器有DC/AC、AC/DC、DC/AC和高頻變壓器組成。其中前端的DC/AC和高頻變壓器的功能主要是將電壓升高，然后通過逆變后將電能輸送到電網。高頻變壓器不僅可以傳遞能力還可以實現隔離的作用。這種結構使用了高頻變壓器，克服了工頻變壓器體積較大的缺點，但是由于電路結構復雜、損耗較大，一般只是應用于中、小系統。非隔離型并網系統，一般是直接將太陽能電池產生的直流電通過DC/DC電路，將電壓升到可以逆變到電網電壓，在經過DC/AC電路將能量回饋到電網。這種結構簡單、電路損耗較小的優點，缺點是沒有采用隔離系統，電網的波動會對并網系統造成影響，因此應用主要是小型系統。在傳統的非隔離系統中逆變橋主要采用H全橋電路。這種電路的缺點是諧波含量較大，要求直流電壓大于電網電壓的最大值，因此對前級的升壓電路設計較為嚴格。

發明內容

為了解決現有的太陽能逆變器電路結構復雜、損耗較大的問題，本發明提出了一種七電平單相光伏并網逆變器，功率開關數量少，結構簡單，諧波含量小，降低了逆變器對控制器的依賴，可以提高整個系統的穩定性，降低逆變器本身的能耗，有效減少散熱器的體積，增加逆變器整體效益。

本發明所采用的技術方案是：一種七電平單相光伏并網逆變器，包括交流接入端口、電抗器L1、功率開關電路及第一光伏電池模塊、第二光伏電池模塊和第三光伏電池模塊，所述的交流接入端口設有a端和b端，所述的功率開關電路包括功率開關Q1、功率開關Q2、功率開關Q3、功率開關Q4、功率開關Q5、功率開關Q6、功率開關Q7和功率開關Q8，所述的第一光伏電池模塊、第二光伏電池模塊和第三光伏電池模塊均具有正向端和負向端，所述電抗器L1的一端連接交流端口的a端，電抗器L1的另一端與功率開關Q1的發射極、功率開關Q4的集電極電連接，交流端口的b端與功率開關Q2的發射極、功率開關Q3的集電極電連接，功率開關Q1的集電極、功率開關Q2的集電極、功率開關Q5的發射極、功率開關Q6的發射極電連接，功率開關Q3的發射極、功率開關Q4的發射極、功率開關Q7的發射極、功率開關Q8的集電極電連接，第一光伏電池模塊的正向端與功率開關Q5的集電極電連接，第一光伏電池模塊的負向端、第二光伏電池模塊的正向端分別與功率開關Q6的集電極電連接，第二光伏電池模塊的負向端、第三光伏電池模塊的正向端分別與功率開關Q7的集電極電連接，第三光伏電池模塊的負向端與功率開關Q8的發射極電連接。

當光伏電池的電壓值均相同時，本發明可以輸出七個不同的電平組合，具有功率開關少、控制簡單、運行穩定：功率開關Q1與功率開關Q4，功率開關Q2與功率開關Q3，功率開關Q5與功率開關Q6，功率開關Q7與功率開關Q8，是四組互補的功率開關，每組中的一個功率開關導通時另一個功率開關則斷開，且每組互補功率開關之間有死區時間控制。本發明采用的電壓等級比采用傳統H橋的電壓等級多，因此逆變輸出電流的諧波含量較少，由于單個功率開關的開關應力要小于H橋的開關壓力，因此在相同電流的情況下，功耗要低。

作為優選，所述的電抗器L1為平波電抗器。平波電抗器用來連接功率開關電路與交流電網。