一种多电平逆变器的控制方法、装置以及逆变器制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多电平逆变器的控制方法、装置以及逆变器，该控制方法通过获取直流电源的直流母线电压，当直流母线电压大于第一预设电压值时，对第三电容充电，使第三电容的电压为第二预设电压值，并控制多电平逆变器处于预设混合调制模式。可见，本方案在直流母线电压大于第一预设电压值时，对第三电容充电，这样使得第一开关支路以及第六开关支路上承载的电压减小，因此，相比于现有技术，第一开关支路以及第六开关支路中的开关管无需选用电压应力较大的开关管，降低了开关损耗和导通损耗。除此，采用混合调制模式(三电平和五电平的混合调制)，能够避免电容电压剧烈波动，进一步降低了第一开关支路以及第六开关支路中开关管电压应力的要求。

Control method, device and inverter for multilevel inverter

The invention provides a control method, a device and an inverter for a multilevel inverter. By acquiring the DC bus voltage of a DC power supply, the control method charges the third capacitor when the DC bus voltage is greater than the first preset voltage value, makes the voltage of the third capacitor the second preset voltage value, and controls the multilevel inversion. The converter is in preset mixed modulation mode. It can be seen that the scheme charges the third capacitor when the DC bus voltage is greater than the first preset voltage value, thus reducing the load voltage on the first switching branch and the sixth switching branch. Therefore, compared with the existing technology, the switching tube in the first switching branch and the sixth switching branch need not select the voltage stress larger. The switch tube reduces switching losses and conduction losses. In addition, the hybrid modulation mode (three-level and five-level hybrid modulation) can avoid the sharp fluctuation of capacitor voltage and further reduce the voltage stress requirements of the switching tube in the first switching branch and the sixth switching branch.

【技术实现步骤摘要】
一种多电平逆变器的控制方法、装置以及逆变器本申请要求于2017年04月26日提交中国专利局、申请号为201710283092.2、专利技术名称为“一种多电平逆变器的控制方法、装置以及逆变器”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本专利技术涉及光伏新能源
，特别涉及一种多电平逆变器的控制方法、装置以及逆变器。
技术介绍
近年来多电平输出成为了中高压大功率变频领域的常用技术。其中，有源中点钳位多电平电路是常用的多电平逆变电路，其通过在电路的某个位置设置至少一个悬浮电容，使得其电平被钳位，形成不同的电平输出。常用的五电平逆变电路如图1所示，包括多个开关管以及续流二极管，其中，多个开关管按照预设的逻辑进行导通和关断，进而实现逆变功能，输出“+2Ud”、“+Ud”、“0”、“-Ud”以及“-2Ud”五种电平。其中，当输出“+2Ud”电平时，开关管Q1和开关管Q7导通，此时开关管Q6两端的电压通常为直流电源电压2Ud的3/4(为实现五电平拓扑，会将电容C3的电压维持在Ud/2电平)，当直流电源电压比较大时，例如为1500V，此时会导致开关管Q6两端的电压较大，例如会达到1125V。专利技术人发现，由于悬浮电容和母线电容在现有的调制过程中会电压波动，进而导致开关管Q6两端的电压可能会超过1200V。因此为了保证开关管Q6能够正常工作，需要选取电压应力较大的开关管。然而，电压应力较大的开关管存在较大的开关损耗和导通损耗，导致系统效率较低。同样，该逆变器输出“-2Ud”电平时，开关管Q1两端的电压也通常较大，也需要选取电压应力较大的开关管。因此，如何提供一种多电平逆变器的控制方法、装置以及逆变器，降低开关管的耗损以及系统效率，是本领域技术人员亟待解决的一大技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种多电平逆变器的控制方法、装置以及逆变器，以解决现有技术中的多电平逆变器中开关管耗损高以及系统效率低的问题。为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下：一种多电平逆变器的控制方法，应用于多电平逆变电路，所述多电平逆变电路包括：第一电容、第二电容、第三电容以及八个开关支路，所述第一电容与所述第二电容的串联支路并联在直流电源的输出正端与输出负端之间；第一开关支路串接在所述第三电容的第一端以及所述直流电源的输出正端之间；第二开关支路以及第三开关支路串接在所述第一电容的第二端以及所述第三电容的第一端之间；第四开关支路以及第五开关支路串接在所述第二电容的第一端以及所述第三电容的第二端之间；第六开关支路串接在所述第三电容的第二端以及所述直流电源的输出负端之间；第七开关支路串接在所述第三电容的第一端以及所述多电平逆变电路的输出端之间；第八开关支路串接在所述第三电容的第二端以及所述多电平逆变电路的输出端之间；该控制方法，包括：获取所述直流电源的直流母线电压；当所述直流母线电压大于第一预设电压值时，对所述第三电容充电，使所述第三电容的电压为第二预设电压值；控制所述多电平逆变器处于预设混合调制模式，所述预设混合调制模式包括三电平工作模式以及五电平工作模式；当所述直流母线电压小于等于所述第一预设电压值时，控制所述第三电容的电压为第三预设电压值，所述第二预设电压值大于所述第三预设电压值。优选的，所述第一预设电压值小于等于所述多电平逆变器中直流电源的额定输出电压；所述第二预设电压与所述第三预设电压的差值为第一差值电压，所述第一差值电压大于零；所述第三预设电压为所述直流母线电压的四分之一。优选的，所述控制所述多电平逆变器处于预设混合调制模式，包括：当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第四预设电压值，或，小于第五预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于所述三电平工作模式；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压小于第四预设电压值大于第六预设电压值，或，大于所述第五预设电压值小于所述第六预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于所述五电平工作模式。优选的，所述控制所述多电平逆变器处于所述三电平工作模式，包括：控制所述多电平逆变器输出“+2Ud”、“0”以及“-2Ud”电平，其中逆变器不发无功时，当输出“+2Ud”电平时，所述第一开关支路以及所述第七开关支路导通；当输出“0”电平时，所述第四开关支路以及第八开关支路导通；当输出“-2Ud”电平时，所述第六开关支路以及所述第八开关支路导通。优选的，所述控制所述多电平逆变器处于所述五电平工作模式，包括：控制所述多电平逆变器输出“Uc”、“2Ud-Uc”、“-Uc”以及“-(2Ud-Uc)”电平，其中逆变器不发无功时，当输出“2Ud-Uc”电平时，所述第一开关支路以及所述第八开关支路导通；当输出“Uc”电平时，所述第五开关支路以及所述第七开关支路导通；当输出“-Uc”电平时，所述第三开关支路以及所述第八开关支路导通；当输出“-(2Ud-Uc)”电平时，所述第六开关支路以及所述第七开关支路导通。可选的，所述控制所述多电平逆变器处于预设混合调制模式，包括：当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第六预设电压值小于第四预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的1电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第四预设电压值小于第七预设电压，或，小于第五预设电压值大于第八预设电压时，控制所述多电平逆变器处于三电平工作模式；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第七预设电压时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的2电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压小于第六预设电压值大于第五预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的-1电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压小于第八预设电压时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的-2电平调制。可选的，所述控制所述多电平逆变器处于预设混合调制模式，包括：当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第六预设电压值小于第四预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的1电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第四预设电压值小于第七预设电压时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的2电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第七预设电压，或，小于第八预设电压时，控制所述多电平逆变器处于三电平工作模式；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压小于第六预设电压值大于第五预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的-1电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压小于第五预设电压值大于第八预设电压时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的-2电平调制。一种多电平逆变器的控制装置，应用于多电平逆变电路，所述多电平逆变电路包括：第一电容、第二电容、第三电容以及八个开关支路，所述第一电容与所述第二电容的串联支路并联在直流电源的输出正端与输出负端之间；第一开关支路串接在所述第三电容的第一端以及所述直流电源的输出正端之间；第二开关支路以及第三开关支路串接在所述第一电容的第二端以及所述第三电容的第一端之间；第四开关支路以及第五开关支路串接在所述第二电容的第一端以及所述第三电容的第二端之间；第六开关支路串接在所述第三电容的第二端以及所述直流电源的输出负端之间；第七开关支路串接在所述第三电容的第一端以及所述多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多电平逆变器的控制方法，应用于多电平逆变电路，其特征在于，所述多电平逆变电路包括：第一电容、第二电容、第三电容以及八个开关支路，所述第一电容与所述第二电容的串联支路并联在直流电源的输出正端与输出负端之间；第一开关支路串接在所述第三电容的第一端以及所述直流电源的输出正端之间；第二开关支路以及第三开关支路串接在所述第一电容的第二端以及所述第三电容的第一端之间；第四开关支路以及第五开关支路串接在所述第二电容的第一端以及所述第三电容的第二端之间；第六开关支路串接在所述第三电容的第二端以及所述直流电源的输出负端之间；第七开关支路串接在所述第三电容的第一端以及所述多电平逆变电路的输出端之间；第八开关支路串接在所述第三电容的第二端以及所述多电平逆变电路的输出端之间；该控制方法包括：获取所述直流电源的直流母线电压；当所述直流母线电压大于第一预设电压值时，对所述第三电容充电，使所述第三电容的电压为第二预设电压值；控制所述多电平逆变器处于预设混合调制模式，所述预设混合调制模式包括三电平工作模式以及五电平工作模式；当所述直流母线电压小于等于所述第一预设电压值时，控制所述第三电容的电压为第三预设电压值，所述第二预设电压值大于所述第三预设电压值。...

【技术特征摘要】
2017.04.26 CN 20171028309221.一种多电平逆变器的控制方法，应用于多电平逆变电路，其特征在于，所述多电平逆变电路包括：第一电容、第二电容、第三电容以及八个开关支路，所述第一电容与所述第二电容的串联支路并联在直流电源的输出正端与输出负端之间；第一开关支路串接在所述第三电容的第一端以及所述直流电源的输出正端之间；第二开关支路以及第三开关支路串接在所述第一电容的第二端以及所述第三电容的第一端之间；第四开关支路以及第五开关支路串接在所述第二电容的第一端以及所述第三电容的第二端之间；第六开关支路串接在所述第三电容的第二端以及所述直流电源的输出负端之间；第七开关支路串接在所述第三电容的第一端以及所述多电平逆变电路的输出端之间；第八开关支路串接在所述第三电容的第二端以及所述多电平逆变电路的输出端之间；该控制方法包括：获取所述直流电源的直流母线电压；当所述直流母线电压大于第一预设电压值时，对所述第三电容充电，使所述第三电容的电压为第二预设电压值；控制所述多电平逆变器处于预设混合调制模式，所述预设混合调制模式包括三电平工作模式以及五电平工作模式；当所述直流母线电压小于等于所述第一预设电压值时，控制所述第三电容的电压为第三预设电压值，所述第二预设电压值大于所述第三预设电压值。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一预设电压值小于等于所述多电平逆变器中直流电源的额定输出电压；所述第二预设电压与所述第三预设电压的差值为第一差值电压，所述第一差值电压大于零；所述第三预设电压为所述直流母线电压的四分之一。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述多电平逆变器处于预设混合调制模式，包括：当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第四预设电压值，或，小于第五预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于所述三电平工作模式；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压小于第四预设电压值大于第六预设电压值，或，大于所述第五预设电压值小于所述第六预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于所述五电平工作模式。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述多电平逆变器处于所述三电平工作模式，包括：控制所述多电平逆变器输出“+2Ud”、“0”以及“-2Ud”电平，其中逆变器不发无功时，当输出“+2Ud”电平时，所述第一开关支路以及所述第七开关支路导通；当输出“0”电平时，所述第四开关支路以及第八开关支路导通；当输出“-2Ud”电平时，所述第六开关支路以及所述第八开关支路导通。5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述多电平逆变器处于所述五电平工作模式，包括：控制所述多电平逆变器输出“Uc”、“2Ud-Uc”、“-Uc”以及“-(2Ud-Uc)”电平，其中逆变器不发无功时，当输出“2Ud-Uc”电平时，所述第一开关支路以及所述第八开关支路导通；当输出“Uc”电平时，所述第五开关支路以及所述第七开关支路导通；当输出“-Uc”电平时，所述第三开关支路以及所述第八开关支路导通；当输出“-(2Ud-Uc)”电平时，所述第六开关支路以及所述第七开关支路导通。6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述多电平逆变器处于预设混合调制模式，包括：当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第六预设电压值小于第四预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的1电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第四预设电压值小于第七预设电压，或，小于第五预设电压值大于第八预设电压时，控制所述多电平逆变器处于三电平工作模式；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第七预设电压时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的2电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压小于第六预设电压值大于第五预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的-1电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压小于第八预设电压时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的-2电平调制。7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述多电平逆变器处于预设混合调制模式，包括：当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第六预设电压值小于第四预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的1电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第四预设电压值小于第七预设电压时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的2电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压大于第七预设电压，或，小于第八预设电压时，控制所述多电平逆变器处于三电平工作模式；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压小于第六预设电压值大于第五预设电压值时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的-1电平调制；当所述多电平逆变器输出的调制波的电压小于第五预设电压值大于第八预设电压时，控制所述多电平逆变器处于五电平工作模式中的-2电平调制。8.一种多电平逆变器的控制装置，应用于多电平逆变电路，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿后来，
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