减少器件的单相五电平无变压器光伏逆变器设计与验证

新型单相不对称五电平无变压器型光伏逆变器是一种旨在解决传统两电平逆变器存在的问题的创新设计。传统两电平逆变器在高频开关下工作时，会产生较高的电流谐波、增加功率损耗，并可能引发电磁干扰，这限制了其在光伏并网发电系统中的应用，无法提供高质量的电能。多电平逆变器如NPC、FC和CHB由于其优势，如降低THD、减小滤波器体积、降低器件损耗等，已经在高压大功率场合广泛使用，但它们通常需要更多的元件。 本文重点介绍了一种新颖的拓扑结构——单相不对称T型五电平逆变器（A-T5L-HB）。这种拓扑由基本H桥和T型桥两部分构成，T型桥位于H桥和直流分压电容之间，通过一对相反的功率管和二极管实现了无变压器的工作模式。这种设计减少了对开关器件的需求，特别是二极管和电容器的数量，从而简化了电路结构，降低了成本。 A-T5L-HB拓扑的关键在于其不对称工作状态的设计，这使得逆变器能够输出五个不同的电压等级，无需升压转换级，从而进一步减少了谐波含量。论文详细分析了这种拓扑的运行原理和工作模式，提出了相应的脉宽调制（PWM）策略，通过仿真验证了其有效性和效率提升。 此外，作者强调了这种新型拓扑在无变压器型逆变器中的安全性，确保了漏电流符合国际标准，这对于并网工作的稳定性和可靠性至关重要。与传统的多电平逆变器相比，A-T5L-HB在保持输出电平的同时，显著地减少了电力电子元件的数量，这对于设备的紧凑性和成本控制具有显著优势。 新型单相不对称五电平无变压器型光伏逆变器的研究和开发，不仅解决了传统逆变器的问题，而且在电路设计、性能优化和成本效益上取得了突破，为提高光伏并网系统的电能质量和效率提供了新的可能。