[發(fā)明專利]一種多電平逆變器的控制方法、裝置及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105141158B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬;別偉;李浩源;趙為;耿后來;申潭
• 申請（專利權(quán)）人: 陽光電源股份有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 陳莎莎,王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及逆變器控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種多電平逆變器的控制方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在光伏發(fā)電等新能源發(fā)電領(lǐng)域，傳統(tǒng)的二電平和三電平逆變器由于存在系統(tǒng)開關(guān)頻率低，體積和重量較大等缺點，在很多情況下已經(jīng)不能滿足基本需求。而四電平、五電平甚至更高電平的逆變器的應(yīng)用則越來越廣泛。

圖1為一種常用的五電平逆變器，該逆變器能夠輸出“+1”、“+2”、“0”、“-1”和“-2”五種電平。其中，當(dāng)輸出“+2”電平時，開關(guān)管Q1和開關(guān)管Q3導(dǎo)通，此時開關(guān)管Q6兩端的電壓通常為直流母線電壓的3/4，當(dāng)直流母線電壓比較大時，例如為1500V，此時會導(dǎo)致開關(guān)管Q6兩端的電壓較大，例如會達到1125V，如果考慮到懸浮電容和母線電容電壓波動，開關(guān)管Q6兩端的電壓可能會超過1200V。因此為了保證開關(guān)管Q6能夠正常工作，需要選取電壓應(yīng)力較大的開關(guān)管。同樣，該逆變器輸出“-2”電平時，開關(guān)管Q3兩端的電壓也通常較大，需要選取電壓應(yīng)力較大的開關(guān)管。為了滿足開關(guān)管Q6和開關(guān)管Q3的電壓降額，提高可靠性，開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q6一般至少要選擇電壓應(yīng)力為1700V的開關(guān)管。然而，電壓應(yīng)力較大的開關(guān)管存在較大的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，導(dǎo)致系統(tǒng)效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種多電平逆變器的控制方法、裝置及系統(tǒng)，以實現(xiàn)在直流母線電壓比較高時降低開關(guān)管兩端的電壓，因此無需選取電壓應(yīng)力較大的開關(guān)管，從而降低開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，提高系統(tǒng)效率。

為此，本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供了一種多電平逆變器的控制方法，所述多電平逆變器為四電平或者四電平以上的逆變器，包括第一開關(guān)管組、第二開關(guān)管組、第三開關(guān)管組、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一儲能單元和第二儲能單元，其中，所述第一開關(guān)管組包括至少一個串聯(lián)的開關(guān)管，所述第二開關(guān)管組包括至少一個串聯(lián)的開關(guān)管，所述第三開關(guān)管組包括至少兩個開關(guān)管；

所述第一儲能單元的第一端連接直流電源的正極和所述第一開關(guān)管組的第一端，所述第一儲能單元的第二端連接所述直流電源的負(fù)極和所述第二開關(guān)管組的第一端；所述第一開關(guān)管組的第二端連接所述第二儲能單元的第一端和第一開關(guān)管的第一端，所述第二開關(guān)管組的第二端連接所述第二儲能單元的第二端和所述第二開關(guān)管的第二端，所述第三開關(guān)管組連接所述第一儲能單元的中點、所述第一開關(guān)管組的第二端和所述第二開關(guān)管組的第二端；所述第一開關(guān)管的第二端連接所述第二開關(guān)管的第一端，作為所述多電平逆變器的輸出端；

所述方法包括：

檢測到所述多電平逆變器的直流母線電壓大于預(yù)設(shè)閾值；

提高所述第二儲能單元兩端的電壓；

在所述多電平逆變器處于高電壓啟動或者低電壓穿越時，控制所述多電平逆變器工作在兩電平或者三電平工作模式。

可選的，所述提高所述第二儲能單元兩端的電壓，包括：

提高所述第二儲能單元兩端的電壓，以使得所述第二儲能單元兩端的電壓大于直流母線電壓的1/4。

可選的，所述控制所述多電平逆變器工作在兩電平工作模式，包括：

控制所述多電平逆變器輸出“+1”和“-1”電平；其中，當(dāng)輸出“+1”電平時，所述第一開關(guān)管組中的各個開關(guān)管和所述第一開關(guān)管導(dǎo)通，其他開關(guān)管關(guān)斷；當(dāng)輸出“-1”電平時，所述第二開關(guān)管組中的各個開關(guān)管和所述第二開關(guān)管導(dǎo)通，其他開關(guān)管關(guān)斷。

可選的，所述控制所述多電平逆變器工作在三電平工作模式，包括：

控制所述多電平逆變器輸出“+1”、“-1”和“0”電平；其中，當(dāng)輸出“+1”電平時，所述第一開關(guān)管組中的各個開關(guān)管和所述第一開關(guān)管導(dǎo)通，其他開關(guān)管關(guān)斷；當(dāng)輸出“-1”電平時，所述第二開關(guān)管組中的各個開關(guān)管和所述第二開關(guān)管導(dǎo)通，其他開關(guān)管關(guān)斷；當(dāng)輸出“0”電平時，所述第三開關(guān)管組中的部分或者全部開關(guān)管導(dǎo)通，所述第一開關(guān)管或者所述第二開關(guān)管導(dǎo)通。

可選的，提高所述第二儲能單元兩端的電壓之后，所述方法還包括：

檢測到所述直流母線電壓小于所述預(yù)設(shè)閾值；

降低所述第二儲能單元兩端的電壓。

本發(fā)明提供了一種多電平逆變器的控制裝置，所述多電平逆變器為四電平或者四電平以上的逆變器，包括第一開關(guān)管組、第二開關(guān)管組、第三開關(guān)管組、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一儲能單元和第二儲能單元，其中，所述第一開關(guān)管組包括至少一個串聯(lián)的開關(guān)管，所述第二開關(guān)管組包括至少一個串聯(lián)的開關(guān)管，所述第三開關(guān)管組包括至少兩個開關(guān)管；