本发明涉及电子电力设备，尤其涉及一种高效大功率北美户用混合逆变器。
背景技术：
1、传统北美混合逆变器拓扑结构设计可以分为“pv-boost(升压)、电池双向buck/boost、逆变t型三电平”三个部分，请参阅图2，其中，“双向buck/boost”电路含有升压储能电感和较多的igbt管，导致逆变器的体积和重量较大。
2、逆变器电池侧若内置“双向buck/boost”电路，电路的升压储能电感工作时有损耗，igbt管在开通和关断时均会产生一定的导通损耗和开关损耗。pv能量需经过“pv-boost(升压)”和电池“双向buck/boost”两级电路才能对电池充电，电池放电时也需经过“电池双向buck/boost”和“dc/ac(inv)”两级电路变换才能放电，能量转换路径较长、导致电池的充放电转换效率较低。
3、当前北美混合逆变器的拓扑设计只能兼容裂相120/240vac电压输出或单相240vac输出，无法直接实现三相208vac或者三相400vac电压输出，只能通过3台同等功率的混合逆变器进行组三相输出，成本较高。整机不具备分相控制功能，无法实现两相或三相不平衡治理。
4、因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高效大功率北美户用混合逆变器。
2、本发明的技术方案如下：提供一种高效大功率北美户用混合逆变器，包括：主电路、直流拉弧检测电路afci、交直流浪涌保护电路、交直流emi电路、lcl滤波电路、漏电流监测电路gfci、切换电路、以及驱动电路，所述主电路分别与交直流emi电路、lcl滤波电路、以及驱动电路进行电性连接，所述主电路的输入端通过交直流emi电路与直流拉弧检测电路afci进行电性连接，所述lcl滤波电路与漏电流监测电路gfci进行电性连接，所述漏电流监测电路gfci通过交直流emi电路与切换电路电性连接，所述切换电路连接至电网；
3、所述主电路包括mppt电路、逆变电路以及电池高压预充回路，所述逆变电路以及电池高压预充回路并联于mppt电路的输出端，所述mppt电路通过dc bus+和dc bus-与逆变电路以及电池高压预充回路进行连接，所述mppt电路与电池高压预充回路以及驱动电路之间连接有交直流emi电路，所述电池高压预充回路与驱动电路电性连接。
4、进一步地，所述逆变电路包括：开关管t5、开关管t6、开关管t7、开关管t8、开关管t9、开关管t10、开关管t11、以及开关管t12，所述开关管t5的集电极、开关管t7的集电极、开关管t9的集电极、以及开关管t11的集电极并联接入mppt电路的dc bus+，所述开关管t6的集电极、开关管t8的集电极、开关管t10的集电极、以及开关管t12的集电极并联接入mppt电路的dc bus-，所述开关管t5的发射极与t6的发射极并联接入lcl滤波电路，所述开关管t7的发射极与开关管t8的发射极并联接入lcl滤波器电路，所述开关管t9的发射极与开关管t10的发射极并联接入lcl滤波器电路，所述开关管t11的发射极与开关管t12的发射极并联接入lcl滤波器电路，所述开关管t5与开关管t6、开关管t7与开关管t8、开关管t9与开关管t10、以及开关管t11与开关管t12分别组成桥臂。
5、进一步地，所述lcl滤波器电路包括：电感l5、电感l6、电感l7、电感l8、电感l9、电感l10、电感l11、电感l12、电容c11、电容c12、电容c13、以及电容c14，所述电感l5的一端与开关管t5的发射极以及开关管t6的发射极电性连接，所述电感l6的一端与开关管t7的发射极以及开关管t8的发射极电性连接，所述电感l7的一端与开关管t9的发射极以及开关管t10的发射极电性连接，所述电感l8的一端与开关管t11的发射极以及开关管t12的发射极电性连接，所述电感l5的另一端与电感l9的一端以及电容c11的一端电性连接，所述电感l6的另一端与电感l10的一端以及电容c12的一端电性连接，所述电感l7的另一端与电感l11的一端以及电容c13的一端电性连接，所述电感l8的另一端与电感l12的一端以及电容c14的一端电性连接，所述电容c11的另一端、电容c12的另一端、电容c13的另一端、以及电容c14的另一端并联，所述电感l9的另一端、电感l10的另一端、电感l11的另一端、以及电感l12的另一端分别接入漏电流监测电路gfci。
6、进一步地，所述电池高压预充回路包括：直流接触器km、熔断器fu以及预充电阻r，所述熔断器fu的一端与预充电阻r的一端连接，所述预充电阻r的另一端与直流接触器km的一端连接并接入交直流emi电路，所述熔断器fu的另一端与直流接触器km的另一端连接并接入驱动电路的bat+。
7、进一步地，所述驱动电路采用电池系统，所述电池系统采用0.5c配置的单电池簇。
8、进一步地，所述切换电路包括：交流继电器ry1#、交流继电器ry2#、交流继电器ry3#、以及交流继电器ry4#，所述交流继电器ry1#的一端通过交直流emi电路与漏电流监测电路gfci进行电性连接，所述交流继电器ry2#的一端、交流继电器ry3#的一端、以及交流继电器ry4#的一端并联接入交流继电器ry1#的另一端，所述交流继电器ry2#的另一端、交流继电器ry3#的另一端、以及交流继电器ry4#的另一端分别接入电网。
9、采用上述方案，本发明具有以下技术特点和优势：
10、(1)可预留电感l3桥臂安装位置，整机有效兼容北美裂相电网和北美、欧洲、中国、南非三相电网等；
11、(2)逆变器拓扑无电池双向dc/dc控制器，大大减少了开关器件的数量，降低了整机体积和系统成本，提升了系统效率；
12、(3)逆变器的电池侧为高压电池，电池电压越高，电池电流越小，电子元器件选型容量越小，整机的硬件设计成本越低；且由于电池侧不配置双向buck/boost电路，相比同等功率段内置电池双向buck/boost电路的混合逆变器产品体积有效缩小20％以上，做到降本增效；
13、(4)电池系统按照0.5c配置满足电池最低工作电压要求，且为单电池簇设计，可配置更高的电池电压有利于解决多电池簇并联的环流问题；
14、(5)有宽电池输入电压范围(370vdc～800vdc)和光伏输入电压范围(180vdc～1000vdc)，电池工作电压越高，转换效率更高，同时由于去除双向buck/boost电路，减少导通损耗和开关损耗，一级变换比二级变换路径短，整机效率可有效提高3％以上；
15、(6)逆变电路采用两电平三相四桥臂拓扑结构，包括中性点等每相桥臂都可单独控制，具备裂相或三相独立输出控制能力，支持同一时刻采用一个单相充电、另一个单相放电；可通过调节裂相/三相输出的有功/无功功率，实现两相不平衡或三相不平衡治理功能，实现在两相或三相均衡状态下,中性点n线上的零序电流为0；
16、(7)高压电池直挂在dc bus上，通过对mppt电路和逆变电路的能量控制，可控制直流母线电压vpn的高低，实现电池的充放电；
17、(8)滤波电路采用lcl滤波器电路,有效滤除逆变输出电流中的高频谐波,控制thdi＜3％，采用更小的电感值有效提高逆变效率，有效地抑制谐振。
1.一种高效大功率北美户用混合逆变器，其特征在于，包括：主电路、直流拉弧检测电路afci、交直流浪涌保护电路、交直流emi电路、lcl滤波电路、漏电流监测电路gfci、切换电路、以及驱动电路，所述主电路分别与交直流emi电路、lcl滤波电路、以及驱动电路进行电性连接，所述主电路的输入端通过交直流emi电路与直流拉弧检测电路afci进行电性连接，所述lcl滤波电路与漏电流监测电路gfci进行电性连接，所述漏电流监测电路gfci通过交直流emi电路与切换电路电性连接，所述切换电路连接至电网；
2.根据权利要求1所述的高效大功率北美户用混合逆变器，其特征在于，所述逆变电路包括：开关管t5、开关管t6、开关管t7、开关管t8、开关管t9、开关管t10、开关管t11、以及开关管t12，所述开关管t5的集电极、开关管t7的集电极、开关管t9的集电极、以及开关管t11的集电极并联接入mppt电路的dc bus+，所述开关管t6的集电极、开关管t8的集电极、开关管t10的集电极、以及开关管t12的集电极并联接入mppt电路的dc bus-，所述开关管t5的发射极与t6的发射极并联接入lcl滤波电路，所述开关管t7的发射极与开关管t8的发射极并联接入lcl滤波器电路，所述开关管t9的发射极与开关管t10的发射极并联接入lcl滤波器电路，所述开关管t11的发射极与开关管t12的发射极并联接入lcl滤波器电路，所述开关管t5与开关管t6、开关管t7与开关管t8、开关管t9与开关管t10、以及开关管t11与开关管t12分别组成桥臂。
3.根据权利要求2所述的高效大功率北美户用混合逆变器，其特征在于，所述lcl滤波器电路包括：电感l5、电感l6、电感l7、电感l8、电感l9、电感l10、电感l11、电感l12、电容c11、电容c12、电容c13、以及电容c14，所述电感l5的一端与开关管t5的发射极以及开关管t6的发射极电性连接，所述电感l6的一端与开关管t7的发射极以及开关管t8的发射极电性连接，所述电感l7的一端与开关管t9的发射极以及开关管t10的发射极电性连接，所述电感l8的一端与开关管t11的发射极以及开关管t12的发射极电性连接，所述电感l5的另一端与电感l9的一端以及电容c11的一端电性连接，所述电感l6的另一端与电感l10的一端以及电容c12的一端电性连接，所述电感l7的另一端与电感l11的一端以及电容c13的一端电性连接，所述电感l8的另一端与电感l12的一端以及电容c14的一端电性连接，所述电容c11的另一端、电容c12的另一端、电容c13的另一端、以及电容c14的另一端并联，所述电感l9的另一端、电感l10的另一端、电感l11的另一端、以及电感l12的另一端分别接入漏电流监测电路gfci。
4.根据权利要求1所述的高效大功率北美户用混合逆变器，其特征在于，所述电池高压预充回路包括：直流接触器km、熔断器fu以及预充电阻r，所述熔断器fu的一端与预充电阻r的一端连接，所述预充电阻r的另一端与直流接触器km的一端连接并接入交直流emi电路，所述熔断器fu的另一端与直流接触器km的另一端连接并接入驱动电路的bat+。
5.根据权利要求1所述的高效大功率北美户用混合逆变器，其特征在于，所述驱动电路采用电池系统，所述电池系统采用0.5c配置的单电池簇。
6.根据权利要求1所述的高效大功率北美户用混合逆变器，其特征在于，所述切换电路包括：交流继电器ry1#、交流继电器ry2#、交流继电器ry3#、以及交流继电器ry4#，所述交流继电器ry1#的一端通过交直流emi电路与漏电流监测电路gfci进行电性连接，所述交流继电器ry2#的一端、交流继电器ry3#的一端、以及交流继电器ry4#的一端并联接入交流继电器ry1#的另一端，所述交流继电器ry2#的另一端、交流继电器ry3#的另一端、以及交流继电器ry4#的另一端分别接入电网。
