一種三電平并網逆變器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種三電平并網逆變器，包括一個輸入直流源部分，一個交流逆變部分，一個冗余電路部分，以及輸出電路部分。本實用新型采用冗余設計，提高系統的可靠性；在三相逆變器正常運行時，當母線中點電壓某個時刻偏差較大時，可以通過備用三電平橋臂快速調節中點電壓，防止因中點電壓波動造成開關管的過壓擊穿，三相逆變器發生故障時，通過故障檢測找出故障橋臂，將備用三電平橋臂投切使用，使并網逆變器能夠容錯運行。
【專利說明】—種三電平并網逆變器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種三相并網逆變器技術。
【背景技術】
[0002]隨著光伏系統容量的不斷增加，對逆變器的成本、效率和可靠性的要求也越來越高。在中小功率場合，非隔離型三相三電平光伏逆變器因具有耐壓等級高，諧波含量小，體積小，效率高等優點，在光伏并網發電系統中得到廣泛應用。由分立功率器件構成的逆變模塊相比IGBT模塊成本較低，但由于開關管數目較多，使得逆變器的可靠性降低，當某個開關管出現開路或短路時，整個逆變器停止工作。而逆變器主要銷往偏遠地區或國外市場，這將使得后期的維修費用增大。因此，研究具有容錯功能的并網逆變器具有重要意義。
【發明內容】
[0003]針對現有技術中存在的問題，本實用新型提供了一種三電平并網逆變器，采用三相四橋臂的冗余設計，當母線電容中點電壓波動較大時，通過第四橋臂控制中點電壓平衡，防止開關管發生過壓而損壞；當三電平并網逆變器的某相開關管故障時，第四橋臂作于備用橋臂，實現容錯運行。 [0004]本實用新型的技術解決方案是:一種三電平并網逆變器，包括一個輸入直流源部分，一個交流逆變部分，一個冗余電路部分和輸出電路部分，采用冗余設計。
[0005]所述輸入直流源部分包括:兩電解電容Cdl，Cd2串聯后與輸入直流源Udc并聯.。
[0006]所述交流逆變部分包括三個橋臂:R相中，四個開關管R^R4分別按發射極與集電極相連，二極管D1陰極接至開關管R1的發射極，二極管D2陽極接至開關管R4的集電極，二極管D1陽極與二極管D2陰極相連后接至中點O ;S相中，四個開關管S^S4分別按發射極與集電極相連，二極管D3陰極接至開關管S1的發射極，二極管D4陽極接至開關管S4的集電極，二極管D3陽極與二極管D4陰極相連后接至中點O ;T相中，四個開關管T1I4分別按發射極與集電極相連，二極管D5陰極接至開關管T1的發射極，二極管D6陽極接至開關管T4的集電極，二極管D5陽極與二極管D6陰極相連后接至中點O。
[0007]所述冗余電路部分包括:四個開關管N廣N分別按發射極與集電極相連，二極管D7陰極接至開關管N1的發射極，二極管D8陽極接至開關管N4的集電極，二極管D7陽極與二極管D8陰極相連后接至中點0，雙向晶閘管Qk兩端分別與開關管N2發射極N和開關管R2發射極R相連，雙向晶閘管Qs兩端分別與開關管N2發射極N和開關管S2發射極S相連，雙向晶閘管Qt兩端分別與開關管N2發射極N和開關管T2發射極T相連，儲能電感Ln兩端分別與開關管N2發射極N和繼電器開關Sn —端相連，繼電器開關Sn另一端與中點(O)相連。
[0008]所述輸出電路部分包括:濾波電感L1I3 —端分別與三相輸出R, S,T點相連,另一端分別與濾波電容C 一端和繼電器開關Sa, Sb, S。一端相連,繼電器開關Sa, Sb, S。另一端分別與三相電網ea, eb, e。相連。
[0009]本實用新型的有益效果是:采用冗余設計，提高系統的可靠性；在三相逆變器正常運行時，當母線中點電壓某個時刻偏差較大時，可以通過備用三電平橋臂快速調節中點電壓，防止因中點電壓波動造成開關管的過壓擊穿，三相逆變器發生故障時，通過故障檢測找出故障橋臂，將備用三電平橋臂投切使用，使并網逆變器能夠容錯運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型實施例電路圖。
[0011]圖2為本實用新型母線電容中點電壓控制流程圖。
[0012]圖3為本實用新型系統控制流程圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖，通過具體實施例對本實用新型技術方案做進一步的說明。
[0014]如圖1所示，圖1為本實用新型實施例電路圖。
[0015]本實施例 的三電平并網逆變器，包括一個輸入直流源部分，一個交流逆變部分，一個冗余電路部分，以及輸出電路部分。
[0016]所述輸入直流源部分包括:兩電解電容Cdl，Cd2串聯后與輸入直流源Udc并聯.。
[0017]所述交流逆變部分包括三個橋臂:R相中，四個開關管R^R4分別按發射極與集電極相連，二極管D1陰極接至開關管R1的發射極，二極管D2陽極接至開關管R4的集電極，二極管D1陽極與二極管D2陰極相連后接至中點O ;S相中，四個開關管S^S4分別按發射極與集電極相連，二極管D3陰極接至開關管S1的發射極，二極管D4陽極接至開關管S4的集電極，二極管D3陽極與二極管D4陰極相連后接至中點O ;T相中，四個開關管T1I4分別按發射極與集電極相連，二極管D5陰極接至開關管T1的發射極，二極管D6陽極接至開關管T4的集電極，二極管D5陽極與二極管D6陰極相連后接至中點O。
[0018]所述冗余電路部分包括:四個開關管N廣N分別按發射極與集電極相連，二極管D7陰極接至開關管N1的發射極，二極管D8陽極接至開關管N4的集電極，二極管D7陽極與二極管D8陰極相連后接至中點0，雙向晶閘管Qk兩端分別與開關管N2發射極N和開關管R2發射極R相連，雙向晶閘管Qs兩端分別與開關管N2發射極N和開關管S2發射極S相連，雙向晶閘管Qt兩端分別與開關管N2發射極N和開關管T2發射極T相連，儲能電感Ln兩端分別與開關管N2發射極N和繼電器開關Sn —端相連，繼電器開關Sn另一端與中點(O)相連。
[0019]所述輸出電路部分包括:濾波電感L1I3—端分別與三相輸出R, S,T點相連,另一端分別與濾波電容C 一端和繼電器開關Sa, Sb, S。一端相連,繼電器開關Sa, Sb, S。另一端分別與三相電網ea, eb, e。相連。
[0020]如圖2、圖3所示，圖2為本實用新型母線電容中點電壓控制流程圖；圖3為本實用新型系統控制流程圖。
[0021]本實施例的三電平并網逆變器正常運行時，雙向晶閘管QK，Qs, Qt，繼電器開關Sn均斷開，備用三電平橋臂不工作。當電網電壓波動，三相電流畸變等造成中點電壓波動較大時，此時通過軟件調節中點電位周期長，開關管承受電壓應力增大，影響開關管的使用壽命，為確保在器件在安全工作區內運行，閉合繼電器開關Sn，通過儲能電感Ln，快速對中點電位調節。例如，當電解電容Cd2電壓小于電解電容Cdl電壓，達到設定壓差閾值時，兩開關管N1，N2導通，經電感Ln，形成Boost電路，直流電源Udc對電解電容Cd2充電，使得電解電容Cd2電位上升；兩開關管NpN2關斷，電感Ln通過兩開關管N3, N4的反并聯二極管將剩余能量傳遞給電解電容Cd2，使得電解電容Cd2電位上升，因為直流源ud。電壓不變，從而使電解電容Cdl電壓下降。同樣原理，控制開關管N3, N4，經電感L2，可對電解電容Cdl充電；當中點電壓波動較小時，備用橋臂不工作，對正常的逆變電路沒有影響。
[0022]當三相逆變器系統出現故障時，系統保護動作，繼電器開關Sa，Sb, S。斷開，系統在離網帶空載的模式下重新啟動，通過對三相輸出側的電壓Ua，ub, uc和中點電壓O進行故障診斷，切斷損壞的橋臂，將備用橋臂投入使用。例如，R相橋臂發生故障，封鎖開關管R^R4的驅動波形，雙向晶閘管Qk導通，備用三電平橋臂作于A相橋臂，開關管N^N4工作，調節三相輸出電壓Ua, Ub, U。，當與電網電壓ea, eb, e。同頻，同相，同幅時，繼電器開關Sa, Sb, S。閉合，三相并網逆變器正常工作運行，提高了逆變器的可靠性。
[0023]以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，并非以此限制本發明的實施范圍，凡熟悉此項技術者，運用本發明的原則及技術特征，所作的各種變更及裝飾，皆應涵蓋于本權利要求書所界定的保護 范疇之內。
【權利要求】
1.一種三電平并網逆變器，其特征在于:包括一個輸入直流源部分，一個交流逆變部分，一個冗余電路部分和輸出電路部分，米用冗余設計； 所述輸入直流源部分包括:兩電解電容cdl，Cd2串聯后與輸入直流源Udc并聯； 所述交流逆變部分包括三個橋臂:R相中，四個開關管R^R4分別按發射極與集電極相連，二極管D1陰極接至開關管R1的發射極，二極管D2陽極接至開關管R4的集電極，二極管D1陽極與二極管D2陰極相連后接至中點O ;S相中，四個開關管S^S4分別按發射極與集電極相連，二極管D3陰極接至開關管S1的發射極，二極管D4陽極接至開關管S4的集電極，二極管D3陽極與二極管D4陰極相連后接至中點O ;T相中，四個開關管T1I4分別按發射極與集電極相連，二極管D5陰極接至開關管T1的發射極，二極管D6陽極接至開關管T4的集電極，二極管D5陽極與二極管D6陰極相連后接至中點O ; 所述冗余電路部分包括:四個開關管N^N4分別按發射極與集電極相連，二極管D7陰極接至開關管N1的發射極，二極管D8陽極接至開關管N4的集電極，二極管D7陽極與二極管D8陰極相連后接至中點O，雙向晶閘管Qk兩端分別與開關管N2發射極N和開關管R2發射極R相連，雙向晶閘管Qs兩端分別與開關管N2發射極N和開關管S2發射極S相連，雙向晶閘管Qt兩端分別與開關管N2發射極N和開關管T2發射極T相連，儲能電感Ln兩端分別與開關管N2發射極N和繼電器開關Sn —端相連，繼電器開關Sn另一端與中點O相連； 所述輸出電路部分包括:濾波電感L1I3—端分別與三相輸出R, S,T點相連,另一端分別與濾波電容C 一端和繼電器開關Sa, Sb, S。一端相連,繼電器開關Sa, Sb, S。另一端分別與三相電 網ea, eb, e。相連。
【文檔編號】H02J9/04GK203747688SQ201420071986
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】張海波, 王杰, 王兆明, 孫邦伍 申請人:南京冠亞電源設備有限公司