一種三電平并網(wǎng)逆變器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種三電平并網(wǎng)逆變器，包括一個(gè)輸入直流源部分，一個(gè)交流逆變部分，一個(gè)冗余電路部分，以及輸出電路部分。本實(shí)用新型采用冗余設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性；在三相逆變器正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)母線中點(diǎn)電壓某個(gè)時(shí)刻偏差較大時(shí)，可以通過備用三電平橋臂快速調(diào)節(jié)中點(diǎn)電壓，防止因中點(diǎn)電壓波動(dòng)造成開關(guān)管的過壓擊穿，三相逆變器發(fā)生故障時(shí)，通過故障檢測(cè)找出故障橋臂，將備用三電平橋臂投切使用，使并網(wǎng)逆變器能夠容錯(cuò)運(yùn)行。
【專利說明】—種三電平并網(wǎng)逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種三相并網(wǎng)逆變器技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光伏系統(tǒng)容量的不斷增加，對(duì)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(chǎng)合，非隔離型三相三電平光伏逆變器因具有耐壓等級(jí)高，諧波含量小，體積小，效率高等優(yōu)點(diǎn)，在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。由分立功率器件構(gòu)成的逆變模塊相比IGBT模塊成本較低，但由于開關(guān)管數(shù)目較多，使得逆變器的可靠性降低，當(dāng)某個(gè)開關(guān)管出現(xiàn)開路或短路時(shí)，整個(gè)逆變器停止工作。而逆變器主要銷往偏遠(yuǎn)地區(qū)或國(guó)外市場(chǎng)，這將使得后期的維修費(fèi)用增大。因此，研究具有容錯(cuò)功能的并網(wǎng)逆變器具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種三電平并網(wǎng)逆變器，采用三相四橋臂的冗余設(shè)計(jì)，當(dāng)母線電容中點(diǎn)電壓波動(dòng)較大時(shí)，通過第四橋臂控制中點(diǎn)電壓平衡，防止開關(guān)管發(fā)生過壓而損壞；當(dāng)三電平并網(wǎng)逆變器的某相開關(guān)管故障時(shí)，第四橋臂作于備用橋臂，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)運(yùn)行。 [0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種三電平并網(wǎng)逆變器，包括一個(gè)輸入直流源部分，一個(gè)交流逆變部分，一個(gè)冗余電路部分和輸出電路部分，采用冗余設(shè)計(jì)。
[0005]所述輸入直流源部分包括:兩電解電容Cdl，Cd2串聯(lián)后與輸入直流源Udc并聯(lián).。
[0006]所述交流逆變部分包括三個(gè)橋臂:R相中，四個(gè)開關(guān)管R^R4分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D1陰極接至開關(guān)管R1的發(fā)射極，二極管D2陽(yáng)極接至開關(guān)管R4的集電極，二極管D1陽(yáng)極與二極管D2陰極相連后接至中點(diǎn)O ;S相中，四個(gè)開關(guān)管S^S4分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D3陰極接至開關(guān)管S1的發(fā)射極，二極管D4陽(yáng)極接至開關(guān)管S4的集電極，二極管D3陽(yáng)極與二極管D4陰極相連后接至中點(diǎn)O ;T相中，四個(gè)開關(guān)管T1I4分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D5陰極接至開關(guān)管T1的發(fā)射極，二極管D6陽(yáng)極接至開關(guān)管T4的集電極，二極管D5陽(yáng)極與二極管D6陰極相連后接至中點(diǎn)O。
[0007]所述冗余電路部分包括:四個(gè)開關(guān)管N廣N分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D7陰極接至開關(guān)管N1的發(fā)射極，二極管D8陽(yáng)極接至開關(guān)管N4的集電極，二極管D7陽(yáng)極與二極管D8陰極相連后接至中點(diǎn)0，雙向晶閘管Qk兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和開關(guān)管R2發(fā)射極R相連，雙向晶閘管Qs兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和開關(guān)管S2發(fā)射極S相連，雙向晶閘管Qt兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和開關(guān)管T2發(fā)射極T相連，儲(chǔ)能電感Ln兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和繼電器開關(guān)Sn —端相連，繼電器開關(guān)Sn另一端與中點(diǎn)(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(diǎn)相連,另一端分別與濾波電容C 一端和繼電器開關(guān)Sa, Sb, S。一端相連,繼電器開關(guān)Sa, Sb, S。另一端分別與三相電網(wǎng)ea, eb, e。相連。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:采用冗余設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性；在三相逆變器正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)母線中點(diǎn)電壓某個(gè)時(shí)刻偏差較大時(shí)，可以通過備用三電平橋臂快速調(diào)節(jié)中點(diǎn)電壓，防止因中點(diǎn)電壓波動(dòng)造成開關(guān)管的過壓擊穿，三相逆變器發(fā)生故障時(shí)，通過故障檢測(cè)找出故障橋臂，將備用三電平橋臂投切使用，使并網(wǎng)逆變器能夠容錯(cuò)運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例電路圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型母線電容中點(diǎn)電壓控制流程圖。
[0012]圖3為本實(shí)用新型系統(tǒng)控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
[0014]如圖1所示，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例電路圖。
[0015]本實(shí)施例 的三電平并網(wǎng)逆變器，包括一個(gè)輸入直流源部分，一個(gè)交流逆變部分，一個(gè)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(lián)后與輸入直流源Udc并聯(lián).。
[0017]所述交流逆變部分包括三個(gè)橋臂:R相中，四個(gè)開關(guān)管R^R4分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D1陰極接至開關(guān)管R1的發(fā)射極，二極管D2陽(yáng)極接至開關(guān)管R4的集電極，二極管D1陽(yáng)極與二極管D2陰極相連后接至中點(diǎn)O ;S相中，四個(gè)開關(guān)管S^S4分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D3陰極接至開關(guān)管S1的發(fā)射極，二極管D4陽(yáng)極接至開關(guān)管S4的集電極，二極管D3陽(yáng)極與二極管D4陰極相連后接至中點(diǎn)O ;T相中，四個(gè)開關(guān)管T1I4分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D5陰極接至開關(guān)管T1的發(fā)射極，二極管D6陽(yáng)極接至開關(guān)管T4的集電極，二極管D5陽(yáng)極與二極管D6陰極相連后接至中點(diǎn)O。
[0018]所述冗余電路部分包括:四個(gè)開關(guān)管N廣N分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D7陰極接至開關(guān)管N1的發(fā)射極，二極管D8陽(yáng)極接至開關(guān)管N4的集電極，二極管D7陽(yáng)極與二極管D8陰極相連后接至中點(diǎn)0，雙向晶閘管Qk兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和開關(guān)管R2發(fā)射極R相連，雙向晶閘管Qs兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和開關(guān)管S2發(fā)射極S相連，雙向晶閘管Qt兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和開關(guān)管T2發(fā)射極T相連，儲(chǔ)能電感Ln兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和繼電器開關(guān)Sn —端相連，繼電器開關(guān)Sn另一端與中點(diǎn)(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(diǎn)相連,另一端分別與濾波電容C 一端和繼電器開關(guān)Sa, Sb, S。一端相連,繼電器開關(guān)Sa, Sb, S。另一端分別與三相電網(wǎng)ea, eb, e。相連。
[0020]如圖2、圖3所示，圖2為本實(shí)用新型母線電容中點(diǎn)電壓控制流程圖；圖3為本實(shí)用新型系統(tǒng)控制流程圖。
[0021]本實(shí)施例的三電平并網(wǎng)逆變器正常運(yùn)行時(shí)，雙向晶閘管QK，Qs, Qt，繼電器開關(guān)Sn均斷開，備用三電平橋臂不工作。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，三相電流畸變等造成中點(diǎn)電壓波動(dòng)較大時(shí)，此時(shí)通過軟件調(diào)節(jié)中點(diǎn)電位周期長(zhǎng)，開關(guān)管承受電壓應(yīng)力增大，影響開關(guān)管的使用壽命，為確保在器件在安全工作區(qū)內(nèi)運(yùn)行，閉合繼電器開關(guān)Sn，通過儲(chǔ)能電感Ln，快速對(duì)中點(diǎn)電位調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)電解電容Cd2電壓小于電解電容Cdl電壓，達(dá)到設(shè)定壓差閾值時(shí)，兩開關(guān)管N1，N2導(dǎo)通，經(jīng)電感Ln，形成Boost電路，直流電源Udc對(duì)電解電容Cd2充電，使得電解電容Cd2電位上升；兩開關(guān)管NpN2關(guān)斷，電感Ln通過兩開關(guān)管N3, N4的反并聯(lián)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?yàn)橹绷髟磚d。電壓不變，從而使電解電容Cdl電壓下降。同樣原理，控制開關(guān)管N3, N4，經(jīng)電感L2，可對(duì)電解電容Cdl充電；當(dāng)中點(diǎn)電壓波動(dòng)較小時(shí)，備用橋臂不工作，對(duì)正常的逆變電路沒有影響。
[0022]當(dāng)三相逆變器系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作，繼電器開關(guān)Sa，Sb, S。斷開，系統(tǒng)在離網(wǎng)帶空載的模式下重新啟動(dòng)，通過對(duì)三相輸出側(cè)的電壓Ua，ub, uc和中點(diǎn)電壓O進(jìn)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(fā)生故障，封鎖開關(guān)管R^R4的驅(qū)動(dòng)波形，雙向晶閘管Qk導(dǎo)通，備用三電平橋臂作于A相橋臂，開關(guān)管N^N4工作，調(diào)節(jié)三相輸出電壓Ua, Ub, U。，當(dāng)與電網(wǎng)電壓ea, eb, e。同頻，同相，同幅時(shí)，繼電器開關(guān)Sa, Sb, S。閉合，三相并網(wǎng)逆變器正常工作運(yùn)行，提高了逆變器的可靠性。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，凡熟悉此項(xiàng)技術(shù)者，運(yùn)用本發(fā)明的原則及技術(shù)特征，所作的各種變更及裝飾，皆應(yīng)涵蓋于本權(quán)利要求書所界定的保護(hù) 范疇之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三電平并網(wǎng)逆變器，其特征在于:包括一個(gè)輸入直流源部分，一個(gè)交流逆變部分，一個(gè)冗余電路部分和輸出電路部分，米用冗余設(shè)計(jì)； 所述輸入直流源部分包括:兩電解電容cdl，Cd2串聯(lián)后與輸入直流源Udc并聯(lián)； 所述交流逆變部分包括三個(gè)橋臂:R相中，四個(gè)開關(guān)管R^R4分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D1陰極接至開關(guān)管R1的發(fā)射極，二極管D2陽(yáng)極接至開關(guān)管R4的集電極，二極管D1陽(yáng)極與二極管D2陰極相連后接至中點(diǎn)O ;S相中，四個(gè)開關(guān)管S^S4分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D3陰極接至開關(guān)管S1的發(fā)射極，二極管D4陽(yáng)極接至開關(guān)管S4的集電極，二極管D3陽(yáng)極與二極管D4陰極相連后接至中點(diǎn)O ;T相中，四個(gè)開關(guān)管T1I4分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D5陰極接至開關(guān)管T1的發(fā)射極，二極管D6陽(yáng)極接至開關(guān)管T4的集電極，二極管D5陽(yáng)極與二極管D6陰極相連后接至中點(diǎn)O ; 所述冗余電路部分包括:四個(gè)開關(guān)管N^N4分別按發(fā)射極與集電極相連，二極管D7陰極接至開關(guān)管N1的發(fā)射極，二極管D8陽(yáng)極接至開關(guān)管N4的集電極，二極管D7陽(yáng)極與二極管D8陰極相連后接至中點(diǎn)O，雙向晶閘管Qk兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和開關(guān)管R2發(fā)射極R相連，雙向晶閘管Qs兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和開關(guān)管S2發(fā)射極S相連，雙向晶閘管Qt兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和開關(guān)管T2發(fā)射極T相連，儲(chǔ)能電感Ln兩端分別與開關(guān)管N2發(fā)射極N和繼電器開關(guān)Sn —端相連，繼電器開關(guān)Sn另一端與中點(diǎn)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(diǎn)相連,另一端分別與濾波電容C 一端和繼電器開關(guān)Sa, Sb, S。一端相連,繼電器開關(guān)Sa, Sb, S。另一端分別與三相電 網(wǎng)ea, eb, e。相連。
【文檔編號(hào)】H02J9/04GK203747688SQ201420071986
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】張海波, 王杰, 王兆明, 孫邦伍 申請(qǐng)人:南京冠亞電源設(shè)備有限公司