t型逆变器

双向PCS储能变流器（二）基于T型三电平逆变器拓扑的单级式PCS MATLAB/Simulink仿真实现

电池储能系统在电力系统中扮演着关键角色，通过平抑有功功率波动，实现削峰填谷。储能变流器（PCS）作为电池与电网间能量转换的核心，确保系统稳定运行。PCS通过控制电池的充放电过程，满足电力系统对有功功率的需求，实现能量的高效存储与释放。

PCS的拓扑结构多种多样，包含单级式和两级式，以及两电平和三电平电路。两电平拓扑在中低压应用广泛，但高压领域受限于器件问题。三电平拓扑凭借其结构优势，尤其在直流母线电压较低的电力电子设备中表现出色，适用于高压场景。

近年来，T型三电平结构在电力电子设备中应用广泛，尤其在光伏、风电、储能等领域。与I型NPC三电平结构相比，T型三电平结构在功率器件使用、损耗及EMI控制方面更具优势，适用于直流母线电压较低的场景。

基于T型三电平逆变器的双向单级式PCS，通过MATLAB/Simulink实现仿真，展示了DC/AC逆变并网与AC/DC整流能量双向流动的功能。系统设计包括三相电网电压、频率、直流电压、储能变流器开关频率、负载功率等参数。电压外环与电流内环采用PI控制器，配合三电平SVPWM空间矢量调制与锁相环技术，确保系统稳定运行。

仿真结果验证了T型三电平逆变器在双向PCS中的应用效果，具备中点电位平衡功能，实现了DC/AC逆变并网和AC/DC整流能量双向流动。系统在逆变并网和整流模式下均表现出良好的性能，包括稳定的电压控制、较低的电流畸变率（THD<1%），以及中点电位平衡功能，确保了系统的高效稳定运行。

光伏逆变器型号的含义

1.型号和命名纳通并网逆变器是根据其额定交流输出功率来命名的，如NAC12K-DT,对应的额定交流输出功率为12KW。

另外，这里的D代表Dual,即两路MPPT，T代表Three，即三相逆变器。

2.最大输入功率指逆变器允许的最大直流接入组串功率。从参数表上来看，NAC12K-DT这款逆变器，可允许组件接入最大14kW(注意组件接入总电压和电流须在逆变器直流输入电压和电流范围内)。

3．最大输入电压是指允许输入到逆变器的最大电压，即单个组串中所有电池板开路电压之和不能超过这个值。如纳通NAC-DT系列8-12K逆变器,考虑天气寒冷的情况之下组件开路电压的负温度特性（随温度降低，开路电压上升），单个组串的开路电压不能超过逆变器最大输入电压1100V。

4.MPPT电压范围更宽的MPPT电压范围能够实现早晨更早发电，日落后更多发电。当组串的MPPT电压达到逆变器MPPT电压范围（如纳通NAC12K-DT电压范围为250V-950V）,逆变器就可以追踪到组串的最大功率点。

为什么光伏逆变器中t型三电平方案多

三电平T型NPC架构的流行原因：

1）拓扑结构包含四个IGBT模块、四个二极管以及两个电容器C1和C2。在假设正负母线电压相等且均为Vdc的情况下，该结构得以实现。

2）通过将T1、T2、T3、T4的状态用1和0来表示，其中1代表导通，0代表关断。这种表示方法使得T型三电平电路的状态得以明确。

3）采用16状态的调制策略，有效避免了开关频率的过高问题，从而降低了开关损耗，提高了整体电路的效率。

4）相较于其他类型的逆变器，T型三电平逆变器在输出电压质量和功率密度方面表现更优，这使得它在光伏领域得到了广泛的应用。

光伏漫谈4-逆变器拓扑结构

在光伏系统中，逆变器的精致设计宛如艺术与科技的融合。逆变器的拓扑结构多种多样，例如NPC三电平、多级全桥、工频/高频隔离与非隔离等，每种结构都承载着独特的使命和优势。工频隔离虽然结构简单，但其变压器体积较大，适合大型应用；而微型逆变器如昱能和禾迈，常采用高频隔离技术，小巧灵活，效率卓越。

在效率方面，非隔离的挑战与解决方案：无直流母线的串联谐振逆变器，以其高效性，成为小功率应用的理想选择。然而，2电平结构的非隔离逆变器虽然效率高，但可能存在直流分量问题。聪明的设计师们如SMA，通过创新的H5专利技术，引入双模式BOOST，巧妙地解决了这一难题。

组串式NPC的革新与发展：特别是I型NPC、ANPC和T型，它们在工商和户用系统中大放异彩。I型NPC通过调整Q2和Q3的导通策略，降低了IGBT的耐压要求；ANPC则通过IGBT平衡耐压，实现更均衡的设计；而T型拓扑则兼顾开关损耗，特别适合低压应用场景。

前沿科技的应用：TI的ANPC和T型拓扑，借助GaN和SIC MOSFET的先进器件，展示了在高电压领域的无限可能。然而，拓扑选择并非一成不变，它取决于功率需求、器件特性以及成本效益的权衡。

随着技术的不断进步，我们期待看到更多优化的拓扑设计，它们将在提升效率和降低成本的道路上走得更远。在2023年10月22日的创新浪潮中，逆变器的拓扑演变仍将持续，为我们的绿色能源世界带来更多惊喜。让我们共同期待，未来逆变器的每一次创新，都是为了更好地拥抱太阳能的馈赠。

三电平SVPWM基本理论（1）

一、三电平基本原理

三电平逆变器主要由T型NPC、二极管箝位型（I型NPC）和飞跨电容型（FC NPC）三种拓扑结构组成。

二、二极管箝位型分析

以A相为例，分析其工作原理。

1）Q1与Q3、Q2与Q4分别互补导通，形成电流流向负载或逆变器。

2）在Q1、Q2同时导通，Q3、Q4同时关断时，电流从逆变器流向负载，此时A点电位等于DC+，相当于Udc/2。

3）Q3、Q4同时导通，Q1、Q2同时关断时，电流从负载流向逆变器，此时A点电位等于DC-，相当于-Udc/2。

4）通过D1、Q2或D2、Q3导通，电流可以分别从逆变器流向负载或负载流向逆变器，此时A点电位等于中点电位O，相当于0。

三、开关状态与输出电压的关系

任意相可投入三个电平，通过开关函数定义电平状态，即相对于O点的电平。

四、电平定义与切换模式

对于任意相，电平状态有三种切换模式，形成对应的电平状态表达式。

五、输出线电压计算

任意相输出电压可通过线电压的计算公式得出，公式包含线电压与电平状态的矩阵关系。

六、负载相电压计算

在三相平衡条件下，根据负载相电压的计算公式，可以得出负载相电压与线电压之间的关系。

T型三电平逆变器工作原理

单相拓扑设计以4个IGBT、4个二极管、两个电容C1,C2和一个电感L为基础。假设C1和C2电压差相等，均为Vdc。通过二进制表示四个IGBT的状态，如T1,T2,T3,T4为1、1、0、0，则转换为开关状态C。T型三电平逆变器稳定模态包括C、6、3三种。模态C输出电压Vdc，模态6输出0电压，模态3输出-Vdc。考虑死区后，存在4、2两种状态，死区状态4和死区状态2输出高阻。T型三电平的电压转换流程为Vdc->0->-Vdc->0->Vdc，其切换状态在图2中表示，**为死区状态切换，蓝色为稳态。

T型三电平拓扑中的IGBT控制转换逻辑图在图2中编写。特别注意，拓扑中所有开关状态的循环切换是关键。输出Vdc到0状态变化瞬态，开关状态从C（1100）到状态4（0100）时，IGBT的C-E电压与输出电压的关系以及电流路径在图中显示。关断过程中T1管的Vce两端产生尖峰电压（换流引起）。从4状态到6状态、2状态到6状态、6状态到4状态、4状态到C状态的切换过程，IGBT的C-E电压与输出电压的关系以及电流路径同样在图中给出。小结，IGBT部分在关断时产生电压尖峰，T1和T4管的风险较低，T2和T3管的风险较高。二极管部分在反向恢复时产生峰值功率，D1和D4管的功率较小，D2和D3管的功率较大，需要特别关注。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467