基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器的制作方法

本发明涉及光伏发电，具体涉及基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器。

背景技术：

1、在光伏发电领域，常需要使用直流变换器对光伏板的输出电压进行升压，从而使最终输出电压能达到并网要求。目前现有直流变换器在对光伏板的输出电压进行升压时存在以下问题：

2、一：由于光伏板等效为电流源，因此其输入到直流变换器的电流纹波大，而较大的输入电流纹波会降低光伏板的输出功率；而且目前存在降低输入电流纹波的结构只能降低电流纹波，不能和直流变换器中的其它元器件实现复用；

3、二：光伏板存在较大的寄生电容会引起较大的漏电流，漏电流会从光伏板的正极经过直流变换器最终回到大地，会引起较大的损耗，并带来电压电流畸变，降低了输入到电网的电能质量；

4、三：目前直流变换器在输出三电平时只能增加变压器的绕组数量，通常需要三个以上的绕组，而这样会增加直流变换器中的成本和体积，并带来较大的电压静差。

技术实现思路

1、鉴于背景技术的不足，本发明是提供了基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器。

2、为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，包括输入电感支路、控制开关支路、单向导电支路和输出电容支路；所述单向导电支路上设于七个依次串联的单向导电单元，七个单向导电单元分别为第一单向导电单元-第七单向导电单元；所述输出电容支路包括电容c0和电容c6；

3、所述输入电感支路的输入端用于和外部电源正端电连接，所述输入电感支路的输出端与所述第一单向导电单元的输入端电连接，所述第七单向导电单元的输出端与电容c0一端电连接，所述电容c0另一端和电容c6一端电连接，电容c6另一端用于和外部电源负端电连接；

4、所述控制开关支路与所述输入电感电路的输出端和电容c6另一端电连接，用于控制所述输入电感电路的输出端与电容c6另一端的通断；

5、所述第一单向导电单元的输出端与电容c2一端电连接，电容c2另一端分别与电容c5一端、电容c7一端、电感l2一端和电容c3一端电连接，电容c5另一端和第五单向导电单元的输出端电连接，电容c7另一端与输入电感支路的中间节点电连接，电容c3另一端分别与第三单向导电单元的输出端和电容c6一端电连接，电感l2另一端分别与第四单向导电单元的输出端和电容c4一端电连接，电容c4另一端与第七单向导电单元的输入端电连接，第二单向导电单元通过电容c1与第四单向导电单元的输出端电连接。

6、在某种实施方式中，所述输入电感支路包括电感l0和电感l1，电感l0一端为所述输入电感支路的输入端，电感l0另一端与电感l1一端电连接，且为输入电感支路的中间节点，电感l1另一端为输入电感支路的输出端，电感l1耦合于电感l2。

7、在某种实施方式中，电感l1与电感l2的感值大小相同。

8、在某种实施方式中，所述控制开关支路包括nmos管s，nmos管s的漏极与输入电感支路的输出端电连接，nmos管s的源极与电容c6另一端电连接，nmos管s的栅极用于输入驱动信号。

9、在某种实施方式中，所述驱动信号为pwm信号。

10、在某种实施方式中，所述第一单向导电单元包括二极管d6，二极管d6的阳极为第一单向导电单元的输入端，二极管d6的阴极为第一单向导电单元的输出端。

11、在某种实施方式中，所述第二单向导电单元包括二极管d2，二极管d2的阳极为第二单向导电单元的输入端，二极管d2的阴极为第二单向导电单元的输出端。

12、在某种实施方式中，所述第三单向导电单元包括二极管d1，二极管d1的阳极为第三单向导电单元的输入端，二极管d1的阴极为第三单向导电单元的输出端。

13、在某种实施方式中，所述第四单向导电单元包括二极管d3，二极管d3的阳极为第四单向导电单元的输入端，二极管d3的阴极为第四单向导电单元的输出端。

14、在某种实施方式中，所述第五单向导电单元包括二极管d5，二极管d5的阳极为第五单向导电单元的输入端，二极管d5的阴极为第五单向导电单元的输出端；

15、所述第六单向导电单元包括二极管d4，二极管d4的阳极为第六单向导电单元的输入端，二极管d4的阴极为第六单向导电单元的输出端；

16、所述第七单向导电单元包括二极管d0，二极管d0的阳极为第七单向导电单元的输入端，二极管d7的阴极为第七单向导电单元的输出端。

17、本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：对于本发明，电容c0和电容c6组成了三电平输出结构，第一单向导电单元、电容c2、电容c3好电容c6组成了钳位结构，其中钳位结构用于抑制电流中的电压电流尖峰，输入电感支路、第一单向导电单元、电容c2、电容c3、电容c6和电容c7组成了零输入电流纹波结构，通过零输入电流纹波结构可以使输入电流纹波为零，从而减小电磁干扰，改善电路稳定性；另外本发明的三电平输出结构、钳为结构和零输入电流纹波结构中存在复用的元器件，从而可以在实现直流变换器三电平输出、降低输入电流纹波和抑制电压电流尖峰的同时降低直流变换器的整体元器件数量。

技术特征：

1.基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，其特征在于，包括输入电感支路、控制开关支路、单向导电支路和输出电容支路；所述单向导电支路上设于七个依次串联的单向导电单元，七个单向导电单元分别为第一单向导电单元-第七单向导电单元；所述输出电容支路包括电容c0和电容c6；

2.根据权利要求1所述的基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，其特征在于，所述输入电感支路包括电感l0和电感l1，电感l0一端为所述输入电感支路的输入端，电感l0另一端与电感l1一端电连接，且为输入电感支路的中间节点，电感l1另一端为输入电感支路的输出端，电感l1耦合于电感l2。

3.根据权利要求2所述的基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，其特征在于，电感l1与电感l2的感值大小相同。

4.根据权利要求1所述的基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，其特征在于，所述控制开关支路包括nmos管s，nmos管s的漏极与输入电感支路的输出端电连接，nmos管s的源极与电容c6另一端电连接，nmos管s的栅极用于输入驱动信号。

5.根据权利要求4所述的基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，其特征在于，所述驱动信号为pwm信号。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，其特征在于，所述第一单向导电单元包括二极管d6，二极管d6的阳极为第一单向导电单元的输入端，二极管d6的阴极为第一单向导电单元的输出端。

7.根据权利要求1-5任一项所述的基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，其特征在于，所述第二单向导电单元包括二极管d2，二极管d2的阳极为第二单向导电单元的输入端，二极管d2的阴极为第二单向导电单元的输出端。

8.根据权利要求1-5任一项所述的基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，其特征在于，所述第三单向导电单元包括二极管d1，二极管d1的阳极为第三单向导电单元的输入端，二极管d1的阴极为第三单向导电单元的输出端。

9.根据权利要求1-5任一项所述的基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，其特征在于，所述第四单向导电单元包括二极管d3，二极管d3的阳极为第四单向导电单元的输入端，二极管d3的阴极为第四单向导电单元的输出端。

10.根据权利要求1-5任一项所述的基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，其特征在于，所述第五单向导电单元包括二极管d5，二极管d5的阳极为第五单向导电单元的输入端，二极管d5的阴极为第五单向导电单元的输出端；

技术总结
本发明涉及光伏发电技术领域,公开了基于电容钳位和降低输入电流纹波的三电平直流变换器，包括输入电感支路、控制开关支路、单向导电支路和输出电容支路；所述单向导电支路上设于七个依次串联的单向导电单元，七个单向导电单元分别为第一单向导电单元‑第七单向导电单元；所述输出电容支路包括电容C0和电容C6；在实际使用时，本发明的电路形成了三电平输出结构、钳为结构和零输入电流纹波结构，且该三个机构中存在复用的元器件，从而可以在实现直流变换器三电平输出、降低输入电流纹波和抑制电压电流尖峰的同时降低直流变换器的整体元器件数量。

技术研发人员：徐学刚,王文杰,吴洋洋
受保护的技术使用者：无锡天青元储智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17