[發(fā)明專利]一種變換電路、控制方法和供電設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710686021.7
• 申請(qǐng)日: 2017-08-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109391166B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王朝輝;石磊;傅電波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為數(shù)字技術(shù)（蘇州）有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/487
• 分類號(hào): H02M7/487;H02M7/5387;H02J3/38
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長(zhǎng)明;許偉群

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種變換電路、控制方法和供電設(shè)備，所述電路包括：輸入端子、輸出端子和控制模塊、以及由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元，所述輸入端子包括直流母線正極端、直流母線負(fù)極端，所述輸出端子包括交流輸出端；所述第一開(kāi)關(guān)單元包括由第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)、第四開(kāi)關(guān)串聯(lián)組成的第一換流橋臂和飛跨箝位電容，所述第二開(kāi)關(guān)單元包括由第五開(kāi)關(guān)和第六開(kāi)關(guān)組成的第二換流橋臂，所述第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元的輸出端連接在所述交流輸出端；所述第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元與控制模塊相連接，在所述控制模塊的控制下，進(jìn)行切換從而使所述變換電路在直流電壓和交流電壓間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出所需要的交流電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變換電路、控制方法和供電設(shè)備。

背景技術(shù)

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器作為其中的核心設(shè)備，直接決定了光伏電站的系統(tǒng)架構(gòu)和可靠運(yùn)行。高效率的逆變器可提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量，降低變流器的重量和體積，方便安裝和維護(hù)，同時(shí)提升產(chǎn)品的性價(jià)比，增加產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而逆變電路作為光伏逆變器的核心環(huán)節(jié)，對(duì)逆變器整體性能的影響至關(guān)重要。

為了實(shí)現(xiàn)高效率電能變換，產(chǎn)學(xué)界對(duì)逆變電路進(jìn)行了深入探索和研究。目前常用的逆變電路集中在兩電平逆變電路和三電平逆變電路，如圖1所示，其中圖1a所示為傳統(tǒng)的橋式兩電平逆變電路，圖1b所示為二極管中點(diǎn)箝位(英文：Neutral Point Clamped，縮寫：NPC)三電平逆變電路。

對(duì)于傳統(tǒng)兩電平逆變電路和NPC三電平逆變電路，各自具備不同的損耗特性，當(dāng)兩者的總損耗相近時(shí)，兩電平逆變電路相比于三電平逆變電路具有更低的導(dǎo)通損耗，而NPC三電平逆變電路比兩電平逆變電路具有更低的開(kāi)關(guān)損耗。這是由于在三電平逆變電路中，可采用低壓的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，而低壓器件開(kāi)關(guān)特性優(yōu)異，開(kāi)關(guān)損耗低，但需要這些器件串聯(lián)才能達(dá)到兩電平電路的電壓等級(jí)，而這些器件串聯(lián)會(huì)造成較高的前向?qū)▔航担鐖D2所示的曲線表明，當(dāng)器件的前向電流相同時(shí)，1200V IGBT的導(dǎo)通壓降(V1)明顯低于兩個(gè)650VIGBT串聯(lián)的導(dǎo)通壓降(V2)，從而兩電平電路可實(shí)現(xiàn)更低的導(dǎo)通損耗。

綜上所述，兩電平逆變電路導(dǎo)通損耗低，而多電平逆變電路開(kāi)關(guān)損耗低，因此為了進(jìn)一步降低變流器的損耗，提升變流器功率密度和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，在逆變器中可綜合利用兩種逆變電路的優(yōu)點(diǎn)，提升變流器性能。

但是，結(jié)合兩電平逆變電路和NPC三電平逆變電路后的電路半導(dǎo)體器件數(shù)量多，換流回路復(fù)雜，影響功率電路布局，另外，結(jié)合后的電路拓?fù)浔仨毨么笕萘侩娙輰?shí)現(xiàn)直流母線電壓分壓以產(chǎn)生中點(diǎn)電壓，而中點(diǎn)電壓存在嚴(yán)重的電壓波動(dòng)，該電壓波動(dòng)會(huì)增加母線電容的電流紋波，導(dǎo)致母線電容發(fā)熱，降低電容的使用壽命，影響變流器的長(zhǎng)期可靠工作。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N變換電路，該電路屬于一種混合型的三電平逆變電路拓?fù)洌诖嘶A(chǔ)上本申請(qǐng)還提供了一種與之相配合的控制方法，以降低變流器的損耗，提升變流器性能。

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N變換電路，所述電路包括：輸入端子、輸出端子和控制模塊、以及由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元；

所述輸入端子包括直流母線正極端、直流母線負(fù)極端，所述輸出端子包括交流輸出端；

所述第一開(kāi)關(guān)單元包括由第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)、第四開(kāi)關(guān)串聯(lián)組成的第一換流橋臂和飛跨箝位電容，其中，所述第一換流橋臂的兩端分別連接在所述直流母線的正極端和負(fù)極端，所述飛跨箝位電容的第一端連接在第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)的串聯(lián)公共端，所述飛跨箝位電容的第二端連接在第三開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān)的串聯(lián)公共端，第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)的串聯(lián)公共端構(gòu)成所述第一開(kāi)關(guān)單元的輸出端；所述飛跨箝位電容用于實(shí)現(xiàn)對(duì)第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)的電壓箝位，以避免各開(kāi)關(guān)器件過(guò)壓損壞；

所述第二開(kāi)關(guān)單元包括由第五開(kāi)關(guān)和第六開(kāi)關(guān)組成的第二換流橋臂，所述第二換流橋臂的兩端分別連接在所述直流母線的正極端和負(fù)極端，所述第五開(kāi)關(guān)和第六開(kāi)關(guān)的串聯(lián)公共端連接在所述交流輸出端；