[發明專利]非隔離型模塊化三電平并聯逆變器、控制方法及系統

在審

• 申請號: 201811217717.6
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109302094A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 張承慧;李曉艷;邢相洋;秦昌偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M7/5395
• 分類號: H02M7/5395;H02J3/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

本發明公開了非隔離型模塊化三電平并聯逆變器、控制方法及系統，實現了共模諧振電流、環流和漏電流的抑制。其中，一種非隔離型模塊化三電平并聯逆變器，主電路為I字型三電平逆變器模塊化并聯，濾波器為改進型LCL濾波器，改進型LCL濾波器改變了共模回路結構，實現高頻環流、漏電流的抑制。為了抑制改進型LCL濾波器引起的共模諧振，本發明在共模回路中增加有源控制器實現共模諧振電流的抑制。同時本發明還實現了低頻環流抑制、直流側中點電壓的平衡控制和差模回路的電流跟蹤與諧振抑制。

技術領域

本發明屬于電力電子控制領域，涉及一種非隔離型模塊化三電平并聯逆變器、控制方法及系統。

背景技術

為了解決能源危機和環境污染問題，新能源發電得到了越來越廣泛的關注。新能源發電中光伏發電具有低碳環保、成本低的優勢成為未來世界的只要能源之一，得到了大力發展。隨著光伏發電功率等級的增加，I字型三電平逆變器模塊化并聯系統通過提供高質量的大電流被廣泛使用。但是，逆變器模塊化并聯會引起環流。同時，在非隔離光伏系統中，由于寄生電容的存在，不可避免產生漏電流。環流和漏電流增加系統損耗、引起并網電流畸變、增加電磁干擾甚至給設備及操作人員的帶來巨大的安全隱患。

通過分析發現環流包括高頻分量和低頻分量，漏電流只含有是高頻分量。針對環流中的高頻分量的控制方法，通常采用改變載波的方法實現。這種方法需要并聯系統級間的實時通信，計算量大，且受通信速度及通信系統穩定性的限制。針對漏電流的抑制問題，通常采用改變調制和改變拓撲的方法實現。這兩種方法的本質都是通過改變共模電壓實現漏電流的抑制。改變調制的方法通過去除共模電壓大的矢量抑制共模電壓的幅值，進而實現漏電流的抑制。但是該方法會引起輸出波形總諧波畸變率(THD)增加，破壞系統性能。改變拓撲的方法通過增加輔助開關器件或者輔助二極管改變共模回路的結構實現共模電壓的抑制。但是輔助器件的使用會增加系統的損耗和體積，降低系統的效率。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的第一目的是提供一種非隔離型三電平并聯逆變器，其中的改進型LCL濾波器通過改變共模回路的結構，改變了模塊化三電平并聯逆變器的環流回路。

本發明的一種非隔離型三電平并聯逆變器，包括主電路和LCL濾波器濾波器，其特征在于，所述主電路為I字型三電平逆變器模塊化并聯電路；非隔離型三電平并聯逆變器共交直流母線的并聯，且各模塊的直流側中點連接在一起；

所述LCL濾波器的電容中性點與直流側中點連接在一起，形成改進型LCL濾波器；改進型LCL濾波器改變了共模回路結構，實現了高頻環流和漏電流的抑制。

本發明為減小漏電流和環流的高頻分量，采用改進型LCL濾波器。與傳統的LCL濾波器相比，改進型LCL濾波器的濾波電容的中點與直側電容中點通過一根導線相連。

基于傳統的LCL濾波器的環流回路為一階系統，而基于改進型LCL濾波器的環流回路是一個三階系統。與傳統的LCL濾波器相比，改進型LCL濾波器對環流的高頻分量抑制能力更優。同樣地，與傳統LCL濾波器相比，改進型LCL濾波器對漏電流抑制能力更強。

由于改進型LCL濾波器改變了共模回路的結構，共模電壓在共模回路上激起共模電流諧振。共模電流諧振增加漏電流和環流，破壞模塊化并聯系統輸出波形質量和系統效率。

改進型LCL濾波器通過改變共模回路的結構，有效地抑制了環流的高頻分量和漏電流。這種方法在幾乎不增加成本和不改變控制及調制的前提下，實現漏電流和環流高頻分量的有效抑制。

本發明的第二目的是提供一種非隔離型三電平并聯逆變器的控制方法。

本發明的一種非隔離型三電平并聯逆變器的控制方法，只控制第一臺非隔離型三電平逆變器模塊的直流側中點電壓，非隔離型三電平并聯逆變器中其他非隔離型三電平逆變器模塊的其余控制部分與第一臺非隔離型三電平逆變器模塊相同。