五电平逆变器的工作模式切换方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了五电平逆变器的工作模式切换方法和装置，其中该方法包括：确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当前采用的所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；当工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值时，将五电平逆变器从当前采用的所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式，以降低切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的温升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电
，更具体地说，涉及五电平逆变器的工作模式切换方法和装置。
技术介绍
图1所示五电平逆变器10的直流侧接光伏阵列20，用以接收直流PV输入电压，其网侧输出经滤波器30滤波、变压器40升压后送入电网。所述PV输入电压跨接在电容C1的正极和电容C2的负极，其上电压大小分别为V1Pos和V1Neg，同时所述PV输入电压分别经两路Boost电路升压后跨接在母线电容C3的正极和母线电容C4的负极，其上电压大小分别为V2Pos和V2Neg。在不同的开关管开通状态组合下，五电平逆变器10交替输出+V1Pos(即+1电平)、-V1Neg(即-1电平)、+V2Pos(即+2电平)、-V2Neg(即-2电平)以及母线中点对应的零电平。当所述PV输入电压高于五电平逆变器10并网所需的桥臂线电压峰值时，五电平逆变器10自动从五电平工作模式切换到三电平工作模式。但由于此时母线电压过高、网侧输出电平减少，因此切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的损耗会显著增加，致使其温升过高，可能触发模块过温保护，且模块使用寿命也会大大降低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供五电平逆变器的工作模式切换方法和装置，以降低切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的温升，从而避免因触发模块过温保护造成五电平逆变器停机，同时延长模块的使用寿命。一种五电平逆变器的工作模式切换方法，包括：确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；当工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。其中，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式；其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出+1、-1、+2、-2和0五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出0电平时对应导通的开关管。其中，所述工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值：所述第一开关管或所述第二开关管的结温、所述第一开关管或所述第二开关管的基板温度、所述第一开关管或所述第二开关管的散热器温度、所述第一开关管或所述第二开关管的I2t计算值，以及所述第一开关管或所述第二开关管的持续工作时间；所述工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值：所述第四开关管或所述第五开关管的结温、所述第四开关管或所述第五开关管的基板温度、所述第四开关管或所述第五开关管的散热器温度、所述第四开关管或所述第五开关管的I2t计算值，以及所述第四开关管或所述第五开关管的持续工作时间。一种五电平逆变器的工作模式切换方法，包括：确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式，以及当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第四预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式；当工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第五预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式，以及当工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第六预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。其中，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式；其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出+1、-1、+2、-2和0五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出0电平时对应导通的开关管。其中，所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值：所述第一开关管的结温、所述第一开关管的基板温度、所述第一开关管的散热器温度、所述第一开关管的I2t计算值，以及所述第一开关管的持续工作时间；所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管温升超过第四预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值：所述第二开关管的结温、所述第二开关管的基板温度、所述第二开关管的散热器温度、所述第二开关管的I2t计算值，以及所述第二开关管的持续工作时间；所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管温升超过第五预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值：所述第四开关管的结温、所述第四开关管的基板温度、所述第四开关管的散热器温度、所述第四开关管的I2t计算值，以及所述第四开关管的持续工作时间；所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第六预设值，是指以下至少一个变量的当前值...

【技术保护点】
一种五电平逆变器的工作模式切换方法，其特征在于，包括：确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当前采用的所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；当工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值时，将五电平逆变器从当前采用的所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。

【技术特征摘要】
1.一种五电平逆变器的工作模式切换方法，其特征在于，包括：
确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网
所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电
平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；
五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一
种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当
前采用的所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
当工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值
时，将五电平逆变器从当前采用的所述第二种三电平工作模式切换回所述第
一种三电平工作模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一种三电平工作模
式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二
种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的
模式；
其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出+1、-1、
+2、-2和0五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；
所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指
输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导
通的开关管；所述第三开关管是指输出0电平时对应导通的开关管。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值
是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值：所述第一开关管或所述第二
开关管的结温、所述第一开关管或所述第二开关管的基板温度、所述第一开
关管或所述第二开关管的散热器温度、所述第一开关管或所述第二开关管的
I2t计算值，以及所述第一开关管或所述第二开关管的持续工作时间；
所述工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值
是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值：所述第四开关管或所述第五
开关管的结温、所述第四开关管或所述第五开关管的基板温度、所述第四开

\t关管或所述第五开关管的散热器温度、所述第四开关管或所述第五开关管的
I2t计算值，以及所述第四开关管或所述第五开关管的持续工作时间。
4.一种五电平逆变器的工作模式切换方法，其特征在于，包括：
确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网
所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电
平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；
五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作在单相桥臂
输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升
超过第三预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第
二种三电平工作模式，以及当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作
于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第四预设值时，将五电平
逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式；
当工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第一种三电平工
作模式的开关管的温升超过第五预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三
电平工作模式切换到第二种三电平工作模式，以及当工作在单相桥臂输出电
压的负半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第
六预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一
种三电平工作模式。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一种三电平工作模
式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二
种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的
模式；
其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出+1、-1、
+2、-2和0五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；
所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指
输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导
通的开关管；所述第三开关管是指输出0电平时对应导通的开关管。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平
工作模式的开关管的温升超过第三预设值，是指以下至少一个变量的当前值

\t大于其阈值：所述第一开关管的结温、所述第一开关管的基板温度、所述第
一开关管的散热器温度、所述第一开关管的I2t计算值，以及所述第一开关管
的持续工...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁杰，邹海晏，陶磊，徐涛涛，张成，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34