本发明属于电力电子，具体涉及三电平功率单元主回路、功率组件及其集中式光伏逆变器功率单元装置。
背景技术：
1、光伏逆变技术是现代能源体系“发-输-配-用-储”中的重要一环，集中式光伏逆变器在大型光伏电站建设中占有绝对优势，具有功率大、稳定性强、便于管理和维护等优点。在国家“碳达峰”和“碳中和”的目标下，新能源建设的步伐正在加快推进，光伏逆变系统作为新能源行业的重要一部分，在电网侧及用户侧的应用正在逐步走向成熟化和标准化。光伏逆变器作为光伏系统中唯一的能量变换设备，在以后的光伏电站系统建设中，发挥着重要作用。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供一种三电平功率单元主回路、功率组件及其集中式光伏逆变器功率单元装置，电容与功率单元一体设计，相对现有技术的分体设计，具有换流路径短，降低尖峰电压的作用，降低叠层母排的物料成本；同时电容与相变散热器共用风道，冷却风先带走电容的热量，再带走相变散热器的热量。优势在于减少风机数量，简化风道结构，实现降低噪音及物料成本的目的。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
3、三电平功率单元主回路，包括直流电源，所述直流电源的正极与放电电阻r1、电容器c1、电容器c3、电容器c5、电容器c7、电容器c9、电容器c11、电容器c13和anpc拓扑结构的p极相连，所述直流电源的负极与放电电阻r2、电容器c2、电容器c4、电容器c6、电容器c8、电容器c10、电容器c12、电容器c14和anpc拓扑结构的n极相连，所述放电电阻r1、电容器c1、电容器c3、电容器c5、电容器c7、电容器c9、电容器c11、电容器c13、放电电阻r2、电容器c2、电容器c4、电容器c6、电容器c8、电容器c10、电容器c12和电容器c14的中点与anpc拓扑结构的o极相连，所述anpc拓扑结构的b极输出单相交流电。
4、优选的，所述直流电源为光伏电池板。
5、优选的，所述anpc拓扑结构包括开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、开关管s5和开关管s6，所述开关管s1、开关管s5、开关管s6和开关管s4串联，所述开关管s2和开关管s3与开关管s5和开关管s6并联设置，所述开关管s1一端为anpc拓扑结构的p极，所述开关管s5和开关管s6的中点为anpc拓扑结构的o极，所述开关管s2和开关管s3的中点为anpc拓扑结构的b极，所述开关管s4一端为anpc拓扑结构的n极。
6、优选的，所述开关管s1包括并联设置的二极管d1和igbt模块t1，所述开关管s2包括并联设置的二极管d2和igbt模块t2，所述开关管s3包括并联设置的二极管d3和igbt模块t3，所述开关管s4包括并联设置的二极管d4和igbt模块t4，所述开关管s5包括并联设置的二极管d5和igbt模块t5，所述开关管s6包括并联设置的二极管d6和igbt模块t6。
7、功率组件，包括anpc拓扑结构、驱动板、温度继电器、第一复合母排和相变散热器，所述anpc拓扑结构、驱动板和温度继电器均设置在相变散热器上，所述驱动板用于anpc拓扑结构，所述温度继电器用于检测相变散热器的温度，所述anpc拓扑结构中的igbt模块与第一复合母排相连。
8、优选的，所述相变散热器包括基板，所述基板内设置有散热管路，部分的散热管路内设置有相变材料，所述基板一侧设置有多个散热翅片。
9、优选的，所述相变散热器上设置有多个anpc拓扑结构和两个驱动板。
10、集中式光伏逆变器功率单元装置，包括单元机架，所述单元机架上设置功率组件和单元控制板，所述功率组件与放电电阻、吸收电容、电容器、第二复合母排和交流输出排相连，所述单元控制板用于控制功率组件。
11、优选的，所述单元机架包括左侧板、右侧板、前侧板、后侧板、中间板和背板，所述左侧板、右侧板、前侧板、后侧板和背板上均设置有散热口，所述中间板上设置有第一穿孔和多个第二穿孔，所述左侧板、右侧板、前侧板和后侧板形成框体，所述中间板设置在框体中部，所述背板设置在框体背部。
12、优选的，所述功率组件上的复合母排与中间板之间设置有绝缘子，所述功率组件上的驱动板上端设置有绝缘安装板。
13、本技术方案的有益效果如下：
14、一、本发明提供的三电平功率单元主回路，放电电阻r1-r2其作用是限制电容器内存储电荷的数量保证电路的安全运行；停机检修时快速消耗电能，将电压降低安全区间，保证人身安全。电容器c1-c14，其作用是电路滤波、能量存储、稳定电压、提供功率因数；二极管d1-d6和igbt模块 t1-t6构成anpc三电平拓扑结构，其作用是变频控制、电源控制、功率放大、功率开关、隔离等。三个功率单元输出完整的三相交流电，经变压器升压即可接入电网，实现发电目的。
15、二、本发明提供的功率组件，使用相变散热器，在传统风冷散热器的基板内设计流道，流道内填充相变冷却液，由此来提高散热器的导热系数，降低基板表面的温差，从而降低功率器件的温度，使其工作在更可靠的温度环境下。相对传统风冷散热器具有更高的导热系数；相对传统水冷散热具有更简单、经济的结构，可靠性更高。
16、三、本发明提供的集中式光伏逆变器功率单元装置，电容与功率单元一体设计，相对现有技术的分体设计，具有换流路径短，降低尖峰电压的作用，降低叠层母排的物料成本；同时电容与相变散热器共用风道，冷却风先带走电容的热量，再带走相变散热器的热量。优势在于减少风机数量，简化风道结构，实现降低噪音及物料成本的目的。
17、四、本发明提供的集中式光伏逆变器功率单元装置，由于要满足较大电流、实现更高功率，采用anpc拓扑结构并联，但这样就带来由于散热器上功率器件非常密集，导致功率密度升高，传统的风冷散热器无法满足散热要求。而水冷散热器又有成本高昂、可靠性低、需经常维护，光伏逆变器一般使用地点为戈壁等人烟稀少的地点，维护十分不方便，目前极少使用水冷散热方案。要解决此方案，本技术创造性使用相变散热器，在风冷散热器基板内部加工散热管路，管路内部填充相变材料，液态相变材料在功率密度高的区域吸热气化，气态的相变材料传送到散热器边缘，释放热量后液化，重新回到功率密度高的区域，以此反复，实现高效散热目的。由于相变材料的导热系数较铝散热器大成百上千倍，所以相变散热器的综合导热系数会远远大于传统铝散热器。冷却风从单元机架的左侧板、前侧板、后侧板和背板的散热孔进入，先经过电容器再经过相变散热器，实现对电容器，igbt模块等器件的散热；从右侧板的散热孔排出。使用新型相变散热器能够实现高功率密度散热，而不用增加体积，不用增加风机数量。具有体积小、成本低、可靠性高、免维护、低噪音等优点。
1.三电平功率单元主回路，其特征在于：包括直流电源，所述直流电源的正极与放电电阻r1、电容器c1、电容器c3、电容器c5、电容器c7、电容器c9、电容器c11、电容器c13和anpc拓扑结构的p极相连，所述直流电源的负极与放电电阻r2、电容器c2、电容器c4、电容器c6、电容器c8、电容器c10、电容器c12、电容器c14和anpc拓扑结构的n极相连，所述放电电阻r1、电容器c1、电容器c3、电容器c5、电容器c7、电容器c9、电容器c11、电容器c13、放电电阻r2、电容器c2、电容器c4、电容器c6、电容器c8、电容器c10、电容器c12和电容器c14的中点与anpc拓扑结构的o极相连，所述anpc拓扑结构的b极输出单相交流电。
2.根据权利要求1所述的三电平功率单元主回路，其特征在于：所述直流电源为光伏电池板。
3.根据权利要求1所述的三电平功率单元主回路，其特征在于：所述anpc拓扑结构包括开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、开关管s5和开关管s6，所述开关管s1、开关管s5、开关管s6和开关管s4串联，所述开关管s2和开关管s3与开关管s5和开关管s6并联设置，所述开关管s1一端为anpc拓扑结构的p极，所述开关管s5和开关管s6的中点为anpc拓扑结构的o极，所述开关管s2和开关管s3的中点为anpc拓扑结构的b极，所述开关管s4一端为anpc拓扑结构的n极。
4.根据权利要求3所述的三电平功率单元主回路，其特征在于：所述开关管s1包括并联设置的二极管d1和igbt模块t1，所述开关管s2包括并联设置的二极管d2和igbt模块t2，所述开关管s3包括并联设置的二极管d3和igbt模块t3，所述开关管s4包括并联设置的二极管d4和igbt模块t4，所述开关管s5包括并联设置的二极管d5和igbt模块t5，所述开关管s6包括并联设置的二极管d6和igbt模块t6。
5.功率组件，其特征在于：包括anpc拓扑结构（11）、驱动板（12）、温度继电器（13）、第一复合母排（14）和相变散热器（15），所述anpc拓扑结构（11）、驱动板（12）和温度继电器（13）均设置在相变散热器（15）上，所述驱动板（12）用于anpc拓扑结构（11），所述温度继电器（13）用于检测相变散热器（15）的温度，所述anpc拓扑结构（11）中的igbt模块与第一复合母排（14）相连。
6.根据权利要求5所述的功率组件，其特征在于：所述相变散热器（15）包括基板（151），所述基板（151）内设置有散热管路（152），部分的散热管路（152）内设置有相变材料，所述基板（151）一侧设置有多个散热翅片（153）。
7.根据权利要求6所述的功率组件，其特征在于：所述相变散热器（15）上设置有多个anpc拓扑结构（11）和两个驱动板（12）。
8.集中式光伏逆变器功率单元装置，其特征在于：包括单元机架（20），所述单元机架（20）上设置功率组件（10）和单元控制板（30），所述功率组件（10）与放电电阻（40）、吸收电容（50）、电容器（60）、第二复合母排（70）和交流输出排（80）相连，所述单元控制板（30）用于控制功率组件（10）。
9.根据权利要求8所述的集中式光伏逆变器功率单元装置，其特征在于：所述单元机架（20）包括左侧板（21）、右侧板（22）、前侧板（23）、后侧板（24）、中间板（25）和背板（26），所述左侧板（21）、右侧板（22）、前侧板（23）、后侧板（24）和背板（26）上均设置有散热口（27），所述中间板（25）上设置有第一穿孔（28）和多个第二穿孔（29），所述左侧板（21）、右侧板（22）、前侧板（23）和后侧板（24）形成框体，所述中间板（25）设置在框体中部，所述背板（26）设置在框体背部。
10.根据权利要求9所述的集中式光伏逆变器功率单元装置，其特征在于：所述功率组件（10）上的复合母排（14）与中间板（25）之间设置有绝缘子（90），所述功率组件（10）上的驱动板（12）上端设置有绝缘安装板（16）。
