本技術(shù)涉及電力電子，尤其涉及一種五電平光伏并網(wǎng)逆變器及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在分散式可再生能源生產(chǎn)領(lǐng)域中，光伏系統(tǒng)是分布式發(fā)電的重要的一環(huán)。光伏系統(tǒng)是指由光伏組件(photovoltaic?module，pv)、逆變器、并網(wǎng)柜及其他電氣設(shè)備組成的利用太陽(yáng)能發(fā)電的系統(tǒng)。光伏組件通過(guò)光生伏特效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，而逆變器則用于將光伏組件發(fā)出的直流電(direct?current，dc)轉(zhuǎn)換為交流電(alternating?current，ac)，以便并入電網(wǎng)。

2、然而，光伏系統(tǒng)中采用的單相逆變器結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的安全性和效率低。且逆變器需要使用變壓器，從而增加逆變器的體積和重量，并引入能量損耗。此外，某些逆變器結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行和高效能的功率轉(zhuǎn)換。而采用無(wú)變壓器的h橋逆變器可能會(huì)導(dǎo)致輸出電壓的諧波失真，對(duì)電網(wǎng)和其他設(shè)備造成干擾，并存在能量轉(zhuǎn)換效率較低的問(wèn)題，導(dǎo)致能量損失和系統(tǒng)的熱量產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種五電平光伏并網(wǎng)逆變器及系統(tǒng)，以解決電能轉(zhuǎn)換效率低、輸出電壓的諧波含量高的問(wèn)題。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種五電平光伏并網(wǎng)逆變器，包括第一半橋逆變器、第二半橋逆變器、第三半橋逆變器和控制器，其中：

3、所述第一半橋逆變器包括第一功率開關(guān)管、第二功率開關(guān)管和第一電容；所述第一功率開關(guān)管的集電極與所述第二功率開關(guān)管的發(fā)射極連接；所述第二功率開關(guān)管的集電極與所述第一電容的正極連接；所述第一電容的負(fù)極與所述第一功率開關(guān)管的發(fā)射極連接；

4、所述第二半橋逆變器包括第三功率開關(guān)管、第四功率開關(guān)管和第二電容；所述第三功率開關(guān)管的集電極與所述第二電容的正極連接；所述第二電容的負(fù)極與所述第四功率開關(guān)管的發(fā)射極連接；所述第四功率開關(guān)管的集電極與所述第三功率開關(guān)管的發(fā)射極連接；

5、所述第三半橋逆變器包括第五功率開關(guān)管、第六功率開關(guān)管和第三電容；所述第五功率開關(guān)管的集電極與所述第三電容的正極連接；所述第三電容的負(fù)極與所述第六功率開關(guān)管的發(fā)射極連接；所述第六功率開關(guān)管的集電極與所述第五功率開關(guān)管的發(fā)射極連接；

6、所述第一半橋逆變器與所述第二半橋逆變器串聯(lián)；所述第三半橋逆變器和第七功率開關(guān)管串聯(lián)；所述第三半橋逆變器、所述第七功率開關(guān)管與所述第一半橋逆變器、所述第二半橋逆變器并聯(lián)；

7、所述第一電容、所述第二電容和所述第三電容用于分壓；所述控制器被配置為控制所述第一功率開關(guān)管、所述第二功率開關(guān)管、所述第三功率開關(guān)管、所述第四功率開關(guān)管、所述第五功率開關(guān)管、所述第六功率開關(guān)管、所述第七功率開關(guān)管的開通和關(guān)斷，以產(chǎn)生多個(gè)輸出電壓。

8、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)施的方式中，還包括電阻；所述電阻的第一端與所述第五功率開關(guān)管的發(fā)射極、所述第六功率開關(guān)管的集電極連接。

9、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)施的方式中，還包括電感，所述電感的第一端與所述電阻的第二端連接。

10、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)施的方式中，所述第二功率開關(guān)管的集電極、所述第一電容的正極、所述第四功率開關(guān)管的發(fā)射極與所述第二電容的負(fù)極連接；

11、所述第三電容的負(fù)極、所述第六功率開關(guān)管的發(fā)射極與所述第七功率開關(guān)管的發(fā)射極連接；

12、所述第三功率開關(guān)管的發(fā)射極、所述第四功率開關(guān)管的集電極、所述第五功率開關(guān)管的集電極與所述第三電容的正極連接；

13、所述第一功率開關(guān)管的集電極、所述第二功率開關(guān)管的發(fā)射極與所述第七功率開關(guān)管的集電極連接。

14、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)施的方式中，所述控制器被配置為：

15、向所述第一功率開關(guān)管、所述第三功率開關(guān)管、所述第五功率開關(guān)管和所述第七功率開關(guān)管發(fā)送開通指令；

16、向所述第二功率開關(guān)管、所述第四功率開關(guān)管和所述第六功率開關(guān)管發(fā)送關(guān)斷指令，以使所述五電平光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生第一輸出電壓；所述第一輸出電壓等于所述五電平光伏并網(wǎng)逆變器的輸入電壓。

17、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)施的方式中，所述控制器被配置為：

18、向所述第一功率開關(guān)管、所述第四功率開關(guān)管、所述第五功率開關(guān)管和所述第七功率開關(guān)管發(fā)送開通指令；

19、向所述第二功率開關(guān)管、所述第三功率開關(guān)管和所述第六功率開關(guān)管發(fā)送關(guān)斷指令，以使所述五電平光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生第二輸出電壓；所述第二輸出電壓為所述第一輸出電壓的1/2；

20、向所述第二功率開關(guān)管、所述第三功率開關(guān)管、所述第五功率開關(guān)管和所述第七功率開關(guān)管發(fā)送開通指令；

21、向所述第一功率開關(guān)管、所述第四功率開關(guān)管和所述第六功率開關(guān)管發(fā)送關(guān)斷指令，以使所述五電平光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生第二輸出電壓。

22、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)施的方式中，所述控制器被配置為：

23、向所述第二功率開關(guān)管、所述第四功率開關(guān)管和所述第五功率開關(guān)管發(fā)送開通指令；

24、向所述第一功率開關(guān)管、所述第三功率開關(guān)管、所述第六功率開關(guān)管和所述第七功率開關(guān)管發(fā)送關(guān)斷指令，以使所述五電平光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生第三輸出電壓；所述第三輸出電壓為基準(zhǔn)零電平；

25、向所述第一功率開關(guān)管、所述第三功率開關(guān)管和所述第六功率開關(guān)管發(fā)送開通指令；

26、向所述第二功率開關(guān)管、所述第四功率開關(guān)管、所述第五功率開關(guān)管和所述第七功率開關(guān)管發(fā)送關(guān)斷指令，以使所述五電平光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生第三輸出電壓。

27、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)施的方式中，所述控制器被配置為：

28、向所述第一功率開關(guān)管、所述第四功率開關(guān)管和所述第六功率開關(guān)管發(fā)送開通指令；

29、向所述第二功率開關(guān)管、所述第三功率開關(guān)管、所述第五功率開關(guān)管和所述第七功率開關(guān)管發(fā)送關(guān)斷指令，以使所述五電平光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生第四輸出電壓；所述第四輸出電壓為所述第二輸出電壓的相反數(shù)；

30、向所述第二功率開關(guān)管、所述第三功率開關(guān)管和所述第六功率開關(guān)管發(fā)送開通指令；

31、向所述第一功率開關(guān)管、所述第四功率開關(guān)管、所述第五功率開關(guān)管和所述第七功率開關(guān)管發(fā)送關(guān)斷指令，以使所述五電平光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生第四輸出電壓。

32、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)施的方式中，所述控制器被配置為：

33、向所述第二功率開關(guān)管、所述第四功率開關(guān)管和所述第六功率開關(guān)管發(fā)送開通指令；

34、向所述第一功率開關(guān)管、所述第三功率開關(guān)管、所述第五功率開關(guān)管和所述第七功率開關(guān)管發(fā)送關(guān)斷指令，以使所述五電平光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生第五輸出電壓；所述第五輸出電壓為所述第一輸出電壓的相反數(shù)。

35、第二方面，本技術(shù)提供一種五電平光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，包括輸入電壓源、電網(wǎng)和上述五電平光伏并網(wǎng)逆變器，所述輸入電壓源、所述電網(wǎng)與所述五電平光伏并網(wǎng)逆變器連接。

36、由以上技術(shù)方案可知，本技術(shù)一些實(shí)施例提供一種五電平光伏并網(wǎng)逆變器及系統(tǒng)，所述逆變器包括第一半橋逆變器、第二半橋逆變器、第三半橋逆變器和控制器。第一半橋逆變器、第二半橋逆變器、第三半橋逆變器結(jié)構(gòu)相同，均由兩個(gè)功率開關(guān)管和一個(gè)電容器構(gòu)成。第一半橋逆變器與第二半橋逆變器串聯(lián)。第三半橋逆變器和第七功率開關(guān)管串聯(lián)。第三半橋逆變器、第七功率開關(guān)管與第一半橋逆變器、第二半橋逆變器并聯(lián)。電容器用于分壓，通過(guò)控制器控制功率開關(guān)管的開通和關(guān)斷，以產(chǎn)生多個(gè)輸出電壓。所述逆變器采用串聯(lián)半橋逆變器的電路結(jié)構(gòu)，并通過(guò)七個(gè)功率開關(guān)管和三個(gè)電容實(shí)現(xiàn)五個(gè)輸出電壓級(jí)別，降低輸出電壓的諧波失真，提高電能轉(zhuǎn)換效率和輸出電壓質(zhì)量。