[發明專利]一種五電平并網逆變器及其調制方法

在審

• 申請號: 201811436747.6
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109510494A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 鄭帥;李睿
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02J3/38
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明公開了一種五電平并網逆變器及其調制方法，該逆變器包括：直流側包括串聯的第一電容及第二電容，靠近交流側有一個第三電容；直流側的正負極分別通過一個全控型開關管與第三電容的正負極相連；直流側中點處通過兩個全控開關管和兩個逆阻型全控開關管和兩個二極管與第三電容的正負極相連；第三電容的正負極與交流側輸出之間分別通過一個全控型開關管相連。該方法包括：通過四個相位幅值相等、依次層疊的三角波與與一個正弦波比較控制八個開關管實現輸出五種電平。本發明的五電平并網逆變器及其調制方法，通過減少元器件，減少了逆變器的導通損耗，且降低了成本。

技術領域

本發明涉及智能電網領域，特別涉及一種五電平并網逆變器及其調制方法。

背景技術

并網逆變器在光伏發電中扮演著很重要的角色，隨著光伏電池串輸出電壓等級提升，傳統的兩電平逆變器因元器件在高電壓下開關損耗和導通損耗急劇上升而不再適用。因此對于新型的多電平并網逆變器的拓撲研究具有重要意義。

當前業內已經提出多種五電平逆變器的技術方案，如申請號為：201521142604.6和申請號為：201520673081.1的中國專利分別提出了兩種五電平逆變器的拓撲，基本思想均是通過多個開關管串聯來降低管子電壓應力，通過飛跨電容和直流側中性點引出電流通路來產生多電平。但是兩種拓撲所用到的元器件數量較多，因此導通損耗較高并且成本較高。

進一步，因為開關管的導通損耗與電流電壓成正相關關系，因此電壓電流越大，在輸出高電平時產生的導通損耗占整體的比重也就越大。

綜上所述，在光伏電池串輸出電壓呈上升趨勢的背景下，如何降低高電平時逆變器的導通損耗以及降低逆變器的成本是需要解決的問題。

發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的問題，提出一種五電平并網逆變器及其調制方法，元器件少，且在高電平時電流流經的元器件少，從而從根本上減少逆變器的導通損耗，且降低了成本，解決了現有技術中由于元器件數量較多導致的導通損耗高且成本高的問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過如下技術方案實現的：

本發明提供一種五電平并網逆變器，其包括：第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第一二極管D1、第二二極管D2、第一開關管S1、第二開關管S2、第三開關管S3、第四開關管S4、第五開關管S5、第六開關管S6、第七開關管S7以及第八開關管S8；其中，

直流側包括：串聯的所述第一電容以及所述第二電容；

所述第三電容C3位于交流側；所述第三電容C3的正極通過第一開關管S1與所述交流側的輸出端相連，所述第三電容C3的負極通過所述第二開關管S2與所述交流側的輸出端相連；

所述直流側的正極與所述第三電容C3的正極通過所述第五開關管S5相連，所述直流側的負極與所述第三電容C3的負極通過所述第七開關管S7相連；

所述直流側的中點通過串聯的所述第六開關管S6以及所述第一二極管D1與所述第三電容C3的正極相連；所述直流側的中點通過串聯的所述第六開關管S6以及所述第四開關管S4與所述第三電容C3的負極相連；

所述直流側的中點還通過串聯的所述第八開關管S8以及所述第三開關管S3與所述第三電容C3的正極相連；所述直流側的中點還通過串聯的所述第六開關管S6以及所述第二二極管D2與所述第三電容C3的負極相連。

較佳地，所述第一電容C1與所述第二電容C2的額定電壓值相等，為2E，所述第三電容的額定電壓值為所述第一電容C1或所述第二電容C2的額定電壓值的一半，為E。

較佳地，當第一開關管S1以及第五開關管S5為閉合狀態，第二開關管S2、第三開關管S3、第四開關管S4、第六開關管S6、第七開關管S7以及第八開關管S8為斷開狀態時，逆變器的輸出電平為2E；