本發(fā)明屬于光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種新型的五電平光伏并網(wǎng)逆變器。
背景技術(shù)：
：光伏發(fā)電是一種清潔可再生能源，由于太陽能資源豐富、分布廣泛，近年來得到廣泛的關(guān)注和應用。光伏并網(wǎng)逆變器是光伏陣列與電網(wǎng)或負載的接口，它主要功能將直流電轉(zhuǎn)化為交流電。光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)核心設(shè)備，其性能將影響整個光伏發(fā)電系統(tǒng)性能。對于光伏并網(wǎng)逆變器，可分為隔離型和非隔離型兩種。由于非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器具有效率高、體積小、質(zhì)量輕以及成本低等優(yōu)點，目前大部分商用光伏逆變器采用這種結(jié)構(gòu)。但非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器沒有變壓器隔離，光伏電池、光伏逆變器和電網(wǎng)通過光伏電池對地寄生電容形成了共?；芈?，共模電壓不斷變化在共模回路中產(chǎn)生較大的共模電流。該高頻共模電流會導致傳導和輻射干擾以及增加系統(tǒng)的損耗，甚至危及設(shè)備和檢修人員的安全，因此，在非隔離型并網(wǎng)逆變器中，必須抑制共模電流。目前，為了抑制非隔離型并網(wǎng)逆變器共模電流，多種新型拓撲結(jié)構(gòu)被提出，如h5拓撲結(jié)構(gòu)、h6拓撲結(jié)構(gòu)、heric拓撲結(jié)構(gòu)等。但這些逆變器拓撲結(jié)構(gòu)逆變器輸出電壓為三個電平，稱為三電平逆變器。目前還現(xiàn)有一種五電平逆變器，它相對于三電平逆變器，具有逆變器的濾波電感更小、逆變器輸出電流脈動更小、電壓變化率更小等優(yōu)點，可以提高逆變器效率和降低逆變器輸出電流紋波。因此，五電平光伏并網(wǎng)逆變器有利于并網(wǎng)逆變器性能和效率的提高。但現(xiàn)有的五電平逆變器卻不能解決工模電流的問題，例如專利號為zl201310090983.8的發(fā)明中提出的一種新型五電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，它和三電平逆變器相比，能夠提高逆變器效率，但該發(fā)明專利沒有考慮光伏并網(wǎng)逆變器共模漏電流抑制問題。因此，對于常規(guī)單相三電平光伏并網(wǎng)逆變器(如h5、h6等)可以有效抑制甚至消除光伏并網(wǎng)逆變器共模漏電流，但和單相五電平光伏逆變器相比，在效率、電流紋波、電壓變化率等方面存在不足。而五電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)卻沒有考慮到光伏逆變器共模漏電流抑制和消除問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種能夠充分發(fā)揮五電平的優(yōu)勢，又能夠有效抑制單相光伏并網(wǎng)逆變器的共模漏電流的單相光伏并網(wǎng)逆變器。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種五電平低共模漏電流單相光伏并網(wǎng)逆變器，連接于光伏陣列所連接的直流母線和電網(wǎng)/負載之間，其包括用于進行電能轉(zhuǎn)換而將直流電轉(zhuǎn)化為交流電的h橋電路、用于對交流電進行旁路控制的交流旁路開關(guān)電路、用于限制直流電的電壓的直流鉗位開關(guān)電路；所述h橋電路的輸入端與所述直流母線的兩端相連接，所述h橋電路的輸出端與所述電網(wǎng)/負載相連接；所述交流旁路開關(guān)電路連接于所述h橋的兩個輸出端之間；所述直流鉗位開關(guān)電路連接于所述直流母線的電容中點與所述h橋電路的一個輸出端之間。優(yōu)選的，所述h橋電路包括功率開關(guān)管s1、功率開關(guān)管s2、功率開關(guān)管s3、功率開關(guān)管s4，所述功率開關(guān)管s1和所述功率開關(guān)管s2連接構(gòu)成一條連接于所述直流母線兩端之間的橋臂，所述功率開關(guān)管s3和所述功率開關(guān)管s4連接構(gòu)成另一條連接于所述直流母線兩端之間的橋臂，兩條所述橋臂的兩端構(gòu)成所述h橋電路的輸入端，兩條所述橋臂的中點構(gòu)成所述h橋電路的輸出端。優(yōu)選的，所述交流旁路開關(guān)電路包括功率開關(guān)管s5、功率開關(guān)管s6，所述功率開關(guān)管s5和所述功率開關(guān)管s6串聯(lián)后連接于所述h橋的兩個輸出端之間。優(yōu)選的，所述直流鉗位開關(guān)電路包括依次串聯(lián)構(gòu)成回路的二極管d1、二極管d2、功率開關(guān)管s8、功率開關(guān)管s7，所述二極管d1和所述二極管d2的中點與所述直流母線的電容中點相連接，所述功率開關(guān)管s8和所述功率開關(guān)管s7的中點與所述h橋電路的一個輸出端相連接。優(yōu)選的，所述h橋電路經(jīng)lc濾波器而連接至所述電網(wǎng)/負載。一種光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，包括光伏陣列、與所述光伏陣列相連接的直流母線、與所述直流母線相連接的光伏并網(wǎng)逆變器、與所述光伏并網(wǎng)逆變器相連接的lc濾波器，電網(wǎng)與所述lc濾波器相連接，所述光伏并網(wǎng)逆變器采用上述五電平低共模漏電流單相光伏并網(wǎng)逆變器。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明的光伏并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮五電平的優(yōu)勢(克服了單相三電平逆變器的輸出電平不足)，提高光伏并網(wǎng)逆變器性能(電流紋波、效率、電壓變化率等)，同時可以有效抑制單相光伏并網(wǎng)逆變器的共模漏電流。附圖說明附圖1為本發(fā)明的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的原理圖。附圖2為本發(fā)明的五電平低共模漏電流單相光伏并網(wǎng)逆變器中電網(wǎng)電壓正半周期、輸出電壓為vdc時的電流流向示意圖。附圖3為本發(fā)明的五電平低共模漏電流單相光伏并網(wǎng)逆變器中電網(wǎng)電壓正半周期、輸出電壓為vdc/2時的電流流向示意圖。附圖4為本發(fā)明的五電平低共模漏電流單相光伏并網(wǎng)逆變器中電網(wǎng)電壓正半周期、輸出電壓為0時的電流流向示意圖。附圖5為本發(fā)明的五電平低共模漏電流單相光伏并網(wǎng)逆變器中電網(wǎng)電壓負半周期、輸出電壓為-vdc時的電流流向示意圖。附圖6為本發(fā)明的五電平低共模漏電流單相光伏并網(wǎng)逆變器中電網(wǎng)電壓負半周期、輸出電壓為-vdc/2時的電流流向示意圖。附圖7為本發(fā)明的五電平低共模漏電流單相光伏并網(wǎng)逆變器中電網(wǎng)電壓負半周期、輸出電壓為0時的電流流向示意圖。以上附圖中：1、光伏陣列；2、h橋電路；3、交流旁路開關(guān)電路；4、直流鉗位開關(guān)電路；5、電網(wǎng)。具體實施方式下面結(jié)合附圖所示的實施例對本發(fā)明作進一步描述。實施例一：參見附圖1所示，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)包括光伏陣列1、連接于光伏陣列1兩端的直流母線pn、與直流母線pn相連接的光伏并網(wǎng)逆變器、與光伏并網(wǎng)逆變器相連接的lc濾波器、與lc濾波器相連接的電網(wǎng)5或負載，從而光伏陣列1所發(fā)的電能經(jīng)過光伏并網(wǎng)逆變器進行逆變后提供給電網(wǎng)5或負載使用。其中，光伏并網(wǎng)逆變器采用新型的五電平低共模漏電流單相光伏并網(wǎng)逆變器(以下簡稱五電平單相光伏并網(wǎng)逆變器)，它連接于光伏陣列1所連接的直流母線和電網(wǎng)5/負載之間，附圖1中以接入電網(wǎng)5為例。該五電平單相光伏并網(wǎng)逆變器包括h橋電路2、交流旁路開關(guān)電路3和直流鉗位開關(guān)電路4。h橋電路2用于進行電能轉(zhuǎn)換而將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，它的輸入端與直流母線的兩端相連接，而輸出端則與電網(wǎng)5/負載相連接。h橋電路2包括功率開關(guān)管s1、功率開關(guān)管s2、功率開關(guān)管s3和功率開關(guān)管s4。功率開關(guān)管s1和功率開關(guān)管s2連接構(gòu)成一條連接于直流母線pn兩端之間的橋臂，功率開關(guān)管s3和功率開關(guān)管s4連接構(gòu)成另一條連接于直流母線pn兩端之間的橋臂，兩條橋臂的兩端構(gòu)成h橋電路2的輸入端，兩條橋臂的中點o構(gòu)成h橋電路2的兩個輸出端(正輸出端、負輸出端)。h橋電路2的輸出端經(jīng)lc濾波器而連接至電網(wǎng)5/負載，lc濾波器包括濾波電容c和濾波電感l(wèi)1、l2。交流旁路開關(guān)電路3用于對交流電進行旁路控制，它連接于h橋的兩個輸出端之間。交流旁路開關(guān)電路3包括功率開關(guān)管s5、功率開關(guān)管s6，功率開關(guān)管s5和功率開關(guān)管s6串聯(lián)后連接于h橋的兩個輸出端之間。直流鉗位開關(guān)電路4用于限制直流電的電壓，它連接于直流母線的電容中點o與h橋電路2的負輸出端之間。直流鉗位開關(guān)電路4包括依次串聯(lián)構(gòu)成回路的二極管d1、二極管d2、功率開關(guān)管s8、功率開關(guān)管s7，二極管d1和二極管d2的中點與直流母線pn的電容中點o相連接，功率開關(guān)管s8和功率開關(guān)管s7的中點與h橋電路2的負輸出端相連接。根據(jù)附圖1，該五電平單相光伏并網(wǎng)逆變器輸出電壓uout為：其中r為五電平單相光伏并網(wǎng)逆變器輸出與電網(wǎng)5之間總電阻。五電平單相光伏并網(wǎng)逆變器的輸出的共模電壓ucm為：為實現(xiàn)五電平單相光伏逆變器低共模電流，共模電壓ucm需變化比較小或需維持恒定值。下表1為該五電平單相光伏并網(wǎng)逆變器的輸出電壓、共模電壓與逆變器開關(guān)狀態(tài)的關(guān)系：表1五電平單相光伏逆變器輸出電壓、共模電壓與開關(guān)狀態(tài)的關(guān)系egs1s2s3s4s5s6s7s8uoutucm正半周10010100vdcvdc/2正半周10000101vdc/23vdc/4正半周000001000vdc/2負半周01101000-vdcvdc/2負半周01001010-vdc/23vdc/4負半周000010000vdc/2從表1的關(guān)系可以看出：(1)五電平單相光伏逆變器輸出電壓uout為vdc、vdc/2、0、-vdc/2、-vdc，為5個電平；(2)逆變器輸出的共模電壓ucm為vdc/2和3vdc/4，變化比較小(大部分狀態(tài)維持在vdc/2)。和三電平逆變器相比，提高逆變器性能并可以有效抑制光伏并網(wǎng)逆變器的共模電流。在電網(wǎng)電壓正半周期(eg>0)，低頻功率開關(guān)管s6一直開通，而低頻功率開關(guān)管s5一直關(guān)斷；在電網(wǎng)電壓負半周期(eg<0)，低頻功率開關(guān)管s5一直開通，而低頻功率開關(guān)管s6一直關(guān)斷。下面具體分析在一個開關(guān)周期五電平光伏并網(wǎng)逆變器的電流流向：(1)在電網(wǎng)電壓正半周期(eg>0)，輸出電壓為vdc時電流流向如圖2所示。(2)在電網(wǎng)電壓正半周期(eg>0)，輸出電壓為vdc/2時電流流向如圖3所示。(3)在電網(wǎng)電壓正半周期(eg>0)，輸出電壓為0時的電流流向如圖4所示。(4)在電網(wǎng)電壓負半周期(eg<0)，輸出電壓為-vdc時電流流向如圖5所示。(5)在電網(wǎng)電壓負半周期(eg<0)，輸出電壓為-vdc/2時電流流向如圖6所示。(6)在電網(wǎng)電壓負半周期(eg<0)，輸出電壓為0時電流流向如圖7所示。本發(fā)明的五電平單相光伏并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮五電平的優(yōu)勢(克服了單相三電平逆變器的不足)，又可以有效抑制單相光伏并網(wǎng)逆變器的共模漏電流。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12