一种五电平逆变器中点平衡控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种五电平逆变器中点平衡控制方法及系统，包括：检测V2Pos和V2Neg；由V2Pos和V2Neg的差经过预定调节算法获得二电平中点电压平衡调节结果Vout；将网侧三相桥臂电压指令Vx分别叠加正向零序偏移量获得总的第一正负母线充电电流差I1；将Vx分别叠加负向零序偏移量获得总的第二正负母线充电电流差I2；正向零序偏移量和负向零序偏移量预先获得；Vx为修正前的三相桥臂电压指令；根据Vout、I1和I2的大小确定叠加的偏移量V1，修正后的三相桥臂电压指令Vx1为：Vx1＝V0+Vx，V0＝V1*|Vout|；确保正负母线在工作时保持对称，消除因中点电压偏移造成的开关管动作过程中电压应力过高的风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电
，特别涉及一种五电平逆变器中点平衡控制方法及系统。
技术介绍
在光伏发电系统中，五电平逆变器相对于二电平和三电平逆变器具有更低的并网电流纹波和更低的开关损耗，因此，在同样的输出滤波器大小下具有更低的并网电流总谐波失真(THD，Total Harmonic Distortion)和更高的效率。但是，五电平逆变器与三电平逆变器类似，同样存在中点电位偏移的问题，造成开关管的电压应力不对称，从而使得某些开关管在开关过程中承受过高的电压，甚至可能造成炸毁。因此，为了保证开关管的安全，需要控制五电平逆变器中点平衡。参见图1，该图为现有技术中的光伏发电系统示意图。在光伏发电系统中，包括PV阵列100、Boost变换器200、逆变器300、输出滤波器400和变压器500。从图1中可以看出，五电平逆变器中相比三电平逆变器多增加了一组直流母线：PV阵列正负输入母线。因此，对于五电平逆变器，需要平衡的母线电压有两组：总正负直流母线对中性点电压V2Pos和V2Neg；PV阵列正负输入母线对中性点电压V1Pos和V1Neg。网侧和Boost变换器侧的开关状态和电流对中点电位均有影响，五电平逆变器中开关组合比三电平中多，因此，三电平逆变器的中点平衡控制方法并不适用于五电平逆变器中。因此，本领域技术人员需要提供一种五电平逆变器中点平衡控制方法及系统，能够平衡五电平逆变器的中点电压，保护整个系统的安全性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种五电平逆变器中点平衡控制方法及系统，能够平衡五电平逆变器的中点电压，保护整个系统的安全性。本专利技术实施例提供一种五电平逆变器中点平衡控制方法，应用于五电平光伏逆变系统中，该系统包括：PV阵列、第一Boost电路、第二Boost电路、五电平逆变器；第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；所述PV阵列的正输出端连接所述五电平逆变器的+1电平输入端，所述PV阵列的负输出端连接所述五电平逆变器的-1电平输入端，所述第一电容的两端分别连接所述PV阵列的正输出端和五电平逆变器的0电平输入端，所述第二电容的两端分别连接所述PV阵列的负输出端和五电平逆变器的0电平输入端；所述第一Boost电路的输入端连接所述PV阵列的正输出端，所述第一Boost电路的输出端连接五电平逆变器的+2电平输入端，所述第二Boost电路的输入端连接所述PV阵列的负输出端，所述第二Boost电路的输出端连接五电平逆变器的-2电平输入端，所述第三电容的两端分别连接所述第一Boost电路的输出端和所述0电平输入端，所述第四电容的两端分别连接所述第二Boost电路的输出端和所述0电平输入端；该方法包括：检测所述第三电容上的+2电平电压V2Pos和第四电容上的-2电平电压V2Neg；由所述V2Pos和V2Neg的差经过预定调节算法获得二电平中点电压平衡调节结果Vout；将所述逆变器的网侧三相桥臂电压指令Vx分别叠加正向零序偏移量获得总的第一正负母线充电电流差I1；将所述逆变器的网侧三相桥臂电压指令分别叠加负向零序偏移量获得总的第二正负母线充电电流差I2；所述正向零序偏移量和负向零序偏移量预先获得；Vx为修正前的三相桥臂电压指令；x为a、b和c；需要说明的是，所述正向零序偏移量和负向零序偏移量预先获得具体为：根据Vx的幅值来选取正向零序偏移量和负向零序偏移量，例如Vx的幅值最大值为+1，最小值为-1，如果当前Vx的幅值为0.8，则正向零序偏移量就取0.2，即0.8与最大值+1之间的差值。根据Vout、I1和I2的大小确定叠加的偏移量V1，修正后的三相桥臂电压指令Vx1为：Vx1＝V0+Vx，其中V0＝V1*|Vout|；判断Vout>0，且I1>I2时，所述V1选取所述正向偏移量；判断Vout>0，且I1<I2时，所述V1选取所述负向偏移量；判断Vout<0，且I1>I2时，所述V1选取所述负向偏移量；判断Vout<0，且I1<I2时，所述V1选取所述正向偏移量。优选地，当所述逆变器工作在五电平模式时，所述I1＝ΣIxPos1-ΣIxNeg1，I2＝ΣIxPos2-ΣIxNeg2；其中，x为a、b和c；IxPos1、IxPos2为三相的正母线电流，IxNeg2、IxNeg1为三相的负母线电流；将Vx与V1Pos进行比较，当Vx>V1Pos时，所述IxPos1、IxPos2和IxNeg2、IxNeg1由公式(1)获得；IxPos=-Vx-V1PosV2Pos-V1PosIxIxNeg=0---(1);]]>其中，Ix为网侧三相电流；当Vx<V1Pos时，将Vx与-V1Neg进行比较，当Vx<(-V1Neg)时，所述IxPos1、IxPos2和IxNeg2、IxNeg1由公式(2)获得；IxPos=0IxNeg=-Vx+V1NegV2Neg-V1NegIx---(2);]]>当Vx<V1Pos时，且Vx>(-V1Neg)时，所述IxPos1、IxPos2和IxNeg2、IxNeg1由公式(3)获得；IxPos=0IxNeg=0---(3).]]>优选地，当所述逆变器工作在三电平模式时，所述I1＝ΣIxPos1-ΣIxNeg1，I2＝ΣIxPos2-ΣIxNeg2；其中，x为a、b和c；IxPos1、IxPos2为三相的正母线电流，IxNeg2、IxNeg1为三相的负母线电流；将Vx与0进行比较，当Vx>0时，所述IxPos1、IxPos2和IxNeg2、IxNeg1由公式(4)获得；IxPos=-VxV1PosIxIxNeg=0---(4);]]>其中，Ix为网侧三相电流；当Vx<0时，所述IxPos1、IxPos2和IxNeg2、IxNeg1由公式(5)获得；IxPos=0IxNeg=-VxV1NegIx---(5).]]>优选地，还包括：检测所述第一电容上的+1电平电压V1Pos、第二电容上的-1电平电压V1Neg；将所述V1Pos和V1Neg、均与二分之一的PV阵列输出电压指令进行比较，根据比较结果分别控制正PV母线电压和负PV母线电压。优选地，所述预定调节算法为以下的任意一种：比例调节算法、比例积分调节算法和比例积分微分调节算法。本专利技术实施例还提供一种五电平逆变器中点平衡控制设备，应用于五电平光伏逆变系统中，该系统包括：PV阵列、第一Boost电路、第二Boost电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五电平逆变器中点平衡控制方法，其特征在于，应用于五电平光伏逆变系统中，该系统包括：PV阵列、第一Boost电路、第二Boost电路、五电平逆变器；第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；所述PV阵列的正输出端连接所述五电平逆变器的+1电平输入端，所述PV阵列的负输出端连接所述五电平逆变器的‑1电平输入端，所述第一电容的两端分别连接所述PV阵列的正输出端和五电平逆变器的0电平输入端，所述第二电容的两端分别连接所述PV阵列的负输出端和五电平逆变器的0电平输入端；所述第一Boost电路的输入端连接所述PV阵列的正输出端，所述第一Boost电路的输出端连接五电平逆变器的+2电平输入端，所述第二Boost电路的输入端连接所述PV阵列的负输出端，所述第二Boost电路的输出端连接五电平逆变器的‑2电平输入端，所述第三电容的两端分别连接所述第一Boost电路的输出端和所述0电平输入端，所述第四电容的两端分别连接所述第二Boost电路的输出端和所述0电平输入端；该方法包括：检测所述第三电容上的+2电平电压V2Pos和第四电容上的‑2电平电压V2Neg；由所述V2Pos和V2Neg的差经过预定调节算法获得二电平中点电压平衡调节结果Vout；将所述逆变器的网侧三相桥臂电压指令Vx分别叠加正向零序偏移量获得总的第一正负母线充电电流差I1；将所述逆变器的网侧三相桥臂电压指令分别叠加负向零序偏移量获得总的第二正负母线充电电流差I2；所述正向零序偏移量和负向零序偏移量预先获得；Vx为修正前的三相桥臂电压指令；x为a、b和c；根据Vout、I1和I2的大小确定叠加的偏移量V1，修正后的三相桥臂电压指令Vx1为：Vx1＝V0+Vx，其中V0＝V1*|Vout|；判断Vout>0，且I1>I2时，所述V1选取所述正向偏移量；判断Vout>0，且I1<I2时，所述V1选取所述负向偏移量；判断Vout<0，且I1>I2时，所述V1选取所述负向偏移量；判断Vout<0，且I1<I2时，所述V1选取所述正向偏移量。...

【技术特征摘要】
1.一种五电平逆变器中点平衡控制方法，其特征在于，应用于五电平光
伏逆变系统中，该系统包括：PV阵列、第一Boost电路、第二Boost电路、
五电平逆变器；第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；所述PV阵列的
正输出端连接所述五电平逆变器的+1电平输入端，所述PV阵列的负输出端连
接所述五电平逆变器的-1电平输入端，所述第一电容的两端分别连接所述PV
阵列的正输出端和五电平逆变器的0电平输入端，所述第二电容的两端分别连
接所述PV阵列的负输出端和五电平逆变器的0电平输入端；所述第一Boost
电路的输入端连接所述PV阵列的正输出端，所述第一Boost电路的输出端连
接五电平逆变器的+2电平输入端，所述第二Boost电路的输入端连接所述PV
阵列的负输出端，所述第二Boost电路的输出端连接五电平逆变器的-2电平输
入端，所述第三电容的两端分别连接所述第一Boost电路的输出端和所述0电
平输入端，所述第四电容的两端分别连接所述第二Boost电路的输出端和所述
0电平输入端；该方法包括：
检测所述第三电容上的+2电平电压V2Pos和第四电容上的-2电平电压
V2Neg；
由所述V2Pos和V2Neg的差经过预定调节算法获得二电平中点电压平衡
调节结果Vout；
将所述逆变器的网侧三相桥臂电压指令Vx分别叠加正向零序偏移量获得
总的第一正负母线充电电流差I1；将所述逆变器的网侧三相桥臂电压指令分别
叠加负向零序偏移量获得总的第二正负母线充电电流差I2；所述正向零序偏移
量和负向零序偏移量预先获得；Vx为修正前的三相桥臂电压指令；x为a、b
和c；
根据Vout、I1和I2的大小确定叠加的偏移量V1，修正后的三相桥臂电压
指令Vx1为：Vx1＝V0+Vx，其中V0＝V1*|Vout|；
判断Vout>0，且I1>I2时，所述V1选取所述正向偏移量；
判断Vout>0，且I1<I2时，所述V1选取所述负向偏移量；
判断Vout<0，且I1>I2时，所述V1选取所述负向偏移量；
判断Vout<0，且I1<I2时，所述V1选取所述正向偏移量。
2.根据权利要求1所述的五电平逆变器中点平衡控制方法，其特征在于，

\t当所述逆变器工作在五电平模式时，所述I1＝ΣIxPos1-ΣIxNeg1，
I2＝ΣIxPos2-ΣIxNeg2；其中，x为a、b和c；IxPos1、IxPos2为三相的正母线电流，
IxNeg2、IxNeg1为三相的负母线电流；
将Vx与V1Pos进行比较，当Vx>V1Pos时，所述IxPos1、IxPos2和IxNeg2、IxNeg1由公式(1)获得；
IxPos=-Vx-V1PosV2Pos-V1PosIxIxNeg=0---(1);]]>其中，Ix为网侧三相电流；
当Vx<V1Pos时，将Vx与-V1Neg进行比较，当Vx<(-V1Neg)时，所述IxPos1、
IxPos2和IxNeg2、IxNeg1由公式(2)获得；
IxPos=0IxNeg=-Vx+V1NegV2Neg-V1NegIx---(2);]]>当Vx<V1Pos时，且Vx>(-V1Neg)时，所述IxPos1、IxPos2和IxNeg2、IxNeg1由公式
(3)获得；
IxPos=0IxNeg=0---(3).]]>3.根据权利要求1所述的五电平逆变器中点平衡控制方法，其特征在于，
当所述逆变器工作在三电平模式时，所述I1＝ΣIxPos1-ΣIxNeg1，
I2＝ΣIxPos2-ΣIxNeg2；其中，x为a、b和c；IxPos1、IxPos2为三相的正母线电流，
IxNeg2、IxNeg1为三相的负母线电流；
将Vx与0进行比较，当Vx>0时，所述IxPos1、IxPos2和IxNeg2、IxNeg1由公式(4)
获得；
IxPos=-VxV1PosIxIxNeg=0---(4);]]>其中，Ix为网侧三相电流；
当Vx<0时，所述IxPos1、IxPos2和IxNeg2、IxNeg1由公式(5)获得；
IxPos=0IxNeg=-VxV1NegIx---(5).]]>4.根据权利要求2所述的五电平逆变器中点平衡控制算法，其特征在于，
还包括：检测所述第一电容上的+1电平电压V1Pos、第二电容上的-1电平电
压V1Neg；将所述V1Pos和V1Neg、均与二分之一的PV阵列输出电压指令
进行比较，根据比较结果分别控制正PV母线电压和负PV母线电压。
5.根据权利要求1所述的五电平逆变器中点平衡控制算法，其特征在于，
所述预定调节算法为以下的任意一种：比例调节算法、比例积分调节算法和比
例积分微分调节算法。
6.一种五电平逆变器中点平衡控制设备，其特征在于，应用于五电平光
伏逆变系统中，该系统包括：PV阵列、第一Boost电路、第二Boost电路、
五电平逆变器；第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；所述PV阵列的<...

【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