一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器

本发明属于电力电子变换器，具体涉及一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器。

背景技术：

1、在光伏并网系统中，无变压器逆变器因其效率高、成本低而得到广泛应用。对于并网逆变器，多电平逆变器有多个电压平台输出，使输出电压更接近于正弦波，减少电网或其他设备带来的电磁干扰，能够降低进网电流的失真，减小滤波器的尺寸，从而减小逆变器体积，增加其功率密度。

2、在大容量变换器领域，多电平逆变器具有其独特的优势，只需采用低压小功率器件即可完成大功率电能转换，交流侧电压的总谐波畸变率可通过增加输出电平数得到有效降低，为设计滤波器提供便利，且输出侧电压跳变较小，避免了瞬时过大的du/dt对器件的危害。因此，多电平逆变器不但广泛应用于可再生能源发电以及大容量交流传动系统，并且适用于高压输电系统、电能质量控制等领域。

3、在文献《five-level transformerless inverter for single-phase solarphotovoltaic applications》ieee2019提出了一种新的共地型无变压器五电平逆变器拓扑结构，降低了输出谐波含量但不能升压。文献《a five-level step-up module formultilevel inverters:topology,modulation strategy,and implementation》ieee2018提出了一种基于开关电容的五电平变换器具有两倍电压的增益。但所提电路只有两倍的电压增益，局限性太大。文献《an improvedpwm technique toachieve continuousinput current in common-ground transformerless boost inverter》ieee 2020提出了一种恒占空比调制技术使输入电流处于连续模式，但是调制比受到占空比的限制。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器，解决了现有技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器，包括：输入电源udc、八个功率开关管s1～s8、电感lin以及两个电容c1、c2；

4、电容c1的正极连接功率开关管s1的漏极和功率开关管s3的漏极，负极连接功率开关管s6的漏极和电容c2的正极，电容c2的负极连接功率开关管s4的源极和功率开关管s5的源极；电感lin一端连接功率开关管s1的源极和功率开关管s2的漏极，另一端连接输入电源udc正极；功率开关管s8的源极连接功率开关管s2的源极、功率开关管s5的漏极和输入电源udc负极，漏极连接功率开关管s7的漏极和输出端负极；功率开关管s3的源极连接功率开关管s4的漏极和输出端的正极；功率开关管s6的源极连接功率开关管s7的源极。

5、进一步地，所述逆变器的输出侧通过滤波器后接入电网。

6、进一步地，所述功率开关管s1～s8为igbt/diode或者mosfet。

7、进一步地，所述输入电源udc为直流电源。

8、进一步地，所述电容c1和c2均为无极性电容。

9、进一步地，所述逆变器在占空比整个变化周期内，电容c1、c2电压为：

10、

11、式中，d为占空比，且0<d<1；uc1和uc2分别为电容c1、c2电压，udc为输入电压。

12、进一步地，所述逆变器包括以下十二种模态：

13、第一模态：功率开关管s2、s3、s7导通，其他功率开关管关断；

14、第二模态：功率开关管s2、s5、s8导通，其他功率开关管关断；

15、第三模态：功率开关管s5、s8导通，其他功率开关管关断；

16、第四模态：功率开关管s2、s3、s5、s8导通，其他功率开关管关断；

17、第五模态：功率开关管s2、s3、s7导通，其他功率开关管关断；

18、第六模态：功率开关管s3、s7导通，其他功率开关管关断；

19、第七模态：功率开关管s2、s4、s6导通，其他功率开关管关断；

20、第八模态：功率开关管s2、s4导通，其他功率开关管关断；

21、第九模态：功率开关管s4导通，其他功率开关管关断；

22、第十模态：功率开关管s1、s2、s4导通，其他功率开关管关断；

23、第十一模态：功率开关管s2、s4、s6导通，其他功率开关管关断；

24、第十二模态：功率开关管s4、s6导通，其他功率开关管关断。

25、一种光伏发电设备，其中设置有上述的一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器。

26、本发明的有益效果：

27、1、本发明的逆变器在采用恒占空比调制时，调制比将不再受到恒占空比的限制，降低了对开关管耐压能力的需求。

28、2、本发明的逆变器具有较高的电压增益，适用于直流侧输入电压较低的应用场合。

29、3、本发明的逆变器体积小，元器件数量少，降低了电路成本。

技术特征：

1.一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器，其特征在于，包括：输入电源udc、八个功率开关管s1～s8、电感lin以及两个电容c1、c2；

2.根据权利要求1所述的一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器，其特征在于，所述逆变器的输出侧通过滤波器后接入电网。

3.根据权利要求1所述的一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器，其特征在于，所述功率开关管s1～s8为igbt/diode或者mosfet。

4.根据权利要求1所述的一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器，其特征在于，所述输入电源udc为直流电源。

5.根据权利要求1所述的一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器，其特征在于，所述电容c1和c2均为无极性电容。

6.根据权利要求1所述的一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器，其特征在于，所述逆变器在占空比整个变化周期内，电容c1、c2电压为：

7.根据权利要求1所述的一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器，其特征在于，所述逆变器包括以下十二种模态：

8.一种光伏发电设备，其特征在于，其中设置有权利要求1-7任一项所述的一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器。

技术总结本发明公开一种具有升压自解耦功能的宽输入多电平逆变器，属于电力电子变换器技术领域；逆变器包括输入电源U<subgt;dc</subgt;，功率开关管S<subgt;1</subgt;～S<subgt;8</subgt;，电感L<subgt;in</subgt;以及电容C<subgt;1</subgt;、C<subgt;2</subgt;；电容C<subgt;1</subgt;的正极连接S<subgt;1</subgt;的漏极和S<subgt;3</subgt;的漏极，负极连接S<subgt;6</subgt;的漏极和电容C<subgt;2</subgt;的正极，电容C<subgt;2</subgt;的负极连接S<subgt;4</subgt;的源极和S<subgt;5</subgt;的源极；电感L<subgt;in</subgt;一端连接S<subgt;1</subgt;的源极和S<subgt;2</subgt;的漏极，另一端连接输入电源U<subgt;dc</subgt;正极；S<subgt;8</subgt;的源极连接S<subgt;2</subgt;的源极、S<subgt;5</subgt;的漏极和输入电源U<subgt;dc</subgt;负极，漏极连接S<subgt;7</subgt;的漏极和输出端负极；S<subgt;3</subgt;的源极连接S<subgt;4</subgt;的漏极和输出端的正极；S<subgt;6</subgt;的源极连接S<subgt;7</subgt;的源极；该逆变器在采用恒占空比调制时，调制比将不再受到恒占空比的限制，降低了对开关管耐压能力的需求。技术研发人员：胡雪峰,高庆林,匡荣栋,李艳,张泰安受保护的技术使用者：安徽工业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10