多电平逆变电路的控制方法和并网逆变器技术

本申请公开一种多电平逆变电路的控制方法和并网逆变器。多电平逆变电路可以包括多个可控开关管，多个开关管上形成相互成120度错相的三相桥臂电压，控制方法可以包括检测到调制信号的调制比降低到小于或等于预设阈值时，通过向调制信号注入三倍频分量，以改变所述多个开关管中不同开关管开通和关断时间，以使其中损耗大的开关管在调制信号的一个信号周期内导通时间减少或开关次数降低，其中损耗小的开关管在一个开关周期内导通时间增加或开关次数增加，并使三相桥臂电压分别包含所述三倍频分量。采用本申请的实施例，可以改变多电平逆变电路中开关管的损耗分布，可以均衡各个开关管的损耗，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
多电平逆变电路的控制方法和并网逆变器


[0001]本申请涉及电力电子及新能源供电
，尤其涉及一种多电平逆变电路的控制方法和并网逆变器。

技术介绍

[0002]低电压穿越(low voltage ride through，LVRT)是指当电力系统事故或扰动引起光伏电站并网点的电压跌落时，在一定电压跌落范围和时间间隔内，光伏电站能够保证不脱网运行，避免电网故障的扩大化，同时光伏并网逆变器需要能够发出一定的有功功率和无功功率，以支撑电网恢复，从而穿越这个低电压时间(区域)。在电网故障期间，并网变流器的内部母线电压与电网电压的压差将会增大，低电压穿越期间的调制比降低，导致变流器损耗增大，并且瞬态温升高，这样将会影响变流器的可靠性。

技术实现思路

[0003]本申请的实施例提供一种多电平逆变电路的控制方法和并网逆变器。本申请的实施例可以调整多电平逆变电路中多个开关管的损耗分布，可以均衡各个开关管的损耗，降低成本。
[0004]第一方面，本申请的实施例提供一种多电平逆变电路的控制方法，控制方法可以通过调制信号对在直流源和交流电网之间进行直流和交流变换的多电平逆变电路控制。其中，多电平逆变电路可以包括多个开关管，多个开关管上形成相互成120度错相的三相桥臂电压，调制信号用于分别控制所述多个开关管的导通和关断控制。控制方法可以包括检测到所述调制信号的调制比降低到小于或等于预设阈值时，通过向调制信号注入三倍频分量，以改变多个开关管中不同开关管开通和关断时间，以使其中损耗大的开关管在调制信号的一个信号周期内导通时间减少或开关次数降低，其中损耗小的开关管在一个开关周期内导通时间增加或开关次数增加，并使三相桥臂电压分别包含所述三倍频分量。
[0005]本申请实施例提供的多电平逆变电路的控制方法，可以使得多电平逆变电路在低电压穿越期间，可以在调制信号中注入三倍频分量，进而控制多电平逆变电路中多个开关管，这样可以调整多电平逆变电路中多个开关管的损耗分布，可以均衡各个开关管的损耗，降低成本，还可以保证并网逆变器的可靠性。
[0006]在一种可能的实现方式中，多个开关管可以包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，第一开关管电连接于直流源的第一端和第二开关管之间，第二开关管电连接于第一开关管和第三开关管之间，第四开关管电连接于第三开关管与直流源的第二端之间，第一开关管和第二开关管之间的节点电连接于第一二极管的阴极，第一二极管的阳极电连接于第二二极管的阴极，第二二极管的阳极电连接于第三开关管和第四开关管之间的节点。控制方法还可以包括：通过向调制信号注入三倍频分量，以使第二开关管和第三开关管在调制信号的一个信号周期内导通时间减少或开关次数降低，并使第一开关管和第四开关管在一个开关周期内导通时间增加或开关次数增加。这样的方式可以调整多电平逆
变电路中多个开关管的损耗分布，可以均衡各个开关管的损耗，降低成本，还可以保证并网逆变器的可靠性。
[0007]在一种可能的实现方式中，多个开关管可以包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管。第一开关管电连接于直流源的第一端和第二开关管之间，第二开关管电连接于第一开关管和第三开关管之间，第四开关管电连接于第三开关管与直流源的第二端之间，第五开关管电连接于第一开关管与所述第二开关管之间的节点和第六开关管之间，第六开关管电连接于第三开关管与第四开关管之间的节点和所述第五开关管之间。控制方法还可以包括：通过向调制信号注入三倍频分量，以使第二开关管、第三开关管、第五开关管和第六开关管在调制信号的一个信号周期内导通时间减少或开关次数降低，并使第一开关管和第四开关管在一个开关周期内导通时间增加或开关次数增加。这样的方式可以调整多电平逆变电路中多个开关管的损耗分布，可以均衡各个开关管的损耗，降低成本，还可以保证并网逆变器的可靠性。
[0008]在一种可能的实现方式中，多个开关管可以包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管。第一开关管电连接于直流源的第一端和第四开关管之间，第四开关管电连接于第一开关管和直流源的第二端之间，第二开关管电连接于第一开关管与第四开关管之间的节点和第三开关管之间，第三开关管电连接于电容模块与第二开关管之间，电容模块电连接于直流源的第一端和第二端之间。控制方法还可以包括：通过向调制信号注入三倍频分量，以使第二开关管和第三开关管在调制信号的一个信号周期内导通时间减少或开关次数降低，并使第一开关管和第四开关管在一个开关周期内导通时间增加或开关次数增加。这样的方式可以调整多电平逆变电路中多个开关管的损耗分布，可以均衡各个开关管的损耗，降低成本，还可以保证并网逆变器的可靠性。
[0009]在一种可能的实现方式中，控制方法还可以包括：获取交流电网的电气参数，根据交流电网的电气参数计算共模注入量，并对共模注入量进行大小控制，输出三倍频分量。将三倍频分量注入调制信号，并采用注入三倍频分量的调制信号对多电平逆变电路进行控制。基于这样的设计，在得到注入三倍频分量后的调制信号，采用该调制信号来控制多电平逆变电路中的多个开关管，这样可以均衡各个开关管的损耗，避免瞬态温升高而降低并网逆变器的可靠性。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述调制信号包括A相调制信号、B相调制信号和C相调制信号；
[0011]计算所述共模注入量的公式为：
[0012][0013]其中，ucmv为计算得到的共模注入量，k1为幅值参数，k2为所述交流电网的正序电压系数，k3为所述交流电网的负序电压系数，V
p
为所述交流电网的正序电压值，V
n
为所述交流电网的负序电压值，ω为所述交流电网的电压频率，为所述共模注入量ucmv与A相调制信号U
a
的相位差。通过上述的公式可以计算得到需要注入的共模注入量，这样可以根据得到的共模注入量进行限幅处理后，得到三倍频分量，这样可以通过向所述调制信号注入三倍频分量，以改变所述多个开关管中不同开关管开通和关断时间，进而可以均衡各个开关管的损耗，保证并网逆变器的稳定性。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述对所述共模注入量进行大小控制，输出所述三倍
频分量包括：若所述共模注入量的幅值大于第一阈值，则所述三倍频分量等于所述第一阈值，若所述共模注入量的幅值小于第二阈值，则所述三倍频分量等于所述第二阈值，若所述共模注入量的幅值大于所述第二阈值且小于所述第一阈值时，所述三倍频分量等于所述共模注入量。通过上述的计算公式可以得到最终注入到调制信号的三倍频分量，这样的设计可以均衡各个开关的损耗，保证并网逆变器的稳定性。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述调制信号包括A相调制信号U
a
、B相调制信号U
b
和C相调制信号U
c
。所述第一阈值的计算公式为：uup＝1
–
max(U
a
,U
b
,U
c
)。其中，uup为所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电平逆变电路的控制方法，用于通过调制信号对在直流源和交流电网之间进行直流和交流变换的多电平逆变电路控制，其特征在于，所述多电平逆变电路包括多个开关管，所述多个开关管上形成相互成120度错相的三相桥臂电压，所述调制信号用于分别控制所述多个开关管的导通和关断；所述控制方法包括：检测到所述调制信号的调制比降低到小于或等于预设阈值时；通过向所述调制信号注入三倍频分量，以改变所述多个开关管中不同开关管开通和关断时间，以使其中损耗大的开关管在所述调制信号的一个信号周期内导通时间减少或开关次数降低，其中损耗小的开关管在一个开关周期内导通时间增加或开关次数增加，并使所述三相桥臂电压分别包含所述三倍频分量。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述多个开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第一开关管电连接于所述直流源的第一端和所述第二开关管之间，所述第二开关管电连接于所述第一开关管和所述第三开关管之间，所述第四开关管电连接于所述第三开关管与所述直流源的第二端之间，所述第一开关管和所述第二开关管之间的节点电连接于第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极电连接于第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极电连接于所述第三开关管和所述第四开关管之间的节点；所述控制方法还包括：通过向所述调制信号注入所述三倍频分量，以使所述第二开关管和所述第三开关管在所述调制信号的一个信号周期内导通时间减少或开关次数降低，并使所述第一开关管和所述第四开关管在一个开关周期内导通时间增加或开关次数增加。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述多个开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第一开关管电连接于所述直流源的第一端和所述第二开关管之间，所述第二开关管电连接于所述第一开关管和所述第三开关管之间，所述第四开关管电连接于所述第三开关管与所述直流源的第二端之间，所述第五开关管电连接于所述第一开关管与所述第二开关管之间的节点和所述第六开关管之间，所述第六开关管电连接于所述第三开关管与所述第四开关管之间的节点和所述第五开关管之间；所述控制方法还包括：通过向所述调制信号注入所述三倍频分量，以使所述第二开关管、所述第三开关管、所述第五开关管和所述第六开关管在所述调制信号的一个信号周期内导通时间减少或开关次数降低，并使所述第一开关管和所述第四开关管在一个开关周期内导通时间增加或开关次数增加。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述多个开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管，所述第一开关管电连接于所述直流源的第一端和所述第四开关管之间，所述第四开关管电连接于所述第一开关管和所述直流源的第二端之间，所述第二开关管电连接于所述第一开关管与所述第四开关管之间的节点和所述第三开关管之间，所述第三开关管电连接于电容模块与所述第二开关管之间，所述电容模块电连接于所述直流源的第一端和第二端之间；所述控制方法还包括：通过向所述调制信号注入所述三倍频分量，以使所述第二开关管和所述第三开关管在所述调制信号的一个信号周期内导通时间减少或开关次数降低，并使所述第一开关管和所
述第四开关管在一个开关周期内导通时间增加或开关次数增加。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：获取所述交流电网的电气参数；根据所述交流电网的电气参数计算共模注入量，并对所述共模注入量进行大小控制，输出所述三倍频分量；将所述三倍频分量注入所述调制信号，并采用注入所述三倍频分量的调制信号对所述多电平逆变电路进行控制。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述调制信号包括A相调制信号、B相调制信号和C相调制信号；计算所述共模注入量的公式为：其中，ucmv为计算得到的所述共模注入量，k1为幅值参数，k2为所述交流电网的正序电压系数，k3为所述交流电网的负序电压系数，V
p
为所述交流电网的正序电压值，V
n
为所述交流电网的负序电压值，ω为所述交流电网的电压频率，为所述共模注入量ucmv与A相调制信号U
a
的相位差。7.根据权利要求5或6所述的控制方法，其特征在于，所述对所述共模注入量进行大小控制，输出所述三倍频分量包括：若所述共模注入量的幅值大于第一阈值，则所述三倍频分量等于所述第一阈值；若所述共模注入量的幅值小于第二阈值，则所述三倍频分量等于所述第二阈值；若所述共模注入量的幅值大于所述第二阈值且小于所述第一阈值时，所述三倍频分量等于所述共模注入量。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述调制信号包括A相调制信号U
a
、B相调制信号U
b
和C相调制信号U
c
；所述第一阈值的计算公式为：uup＝1
–
max(U
a
,U
b
,U
c
)；其中，uup为所述第一阈值，max(U
a
,U
b
,U
c
)为所述A相调制信号U
a
、所述B相调制信号U
b
和所述C相调制信号U
c
中的最大者。9.根据权利要求7或8所述的控制方法，其特征在于，所述调制信号包括A相调制信号U
a
、B相调制信号U
b
和C相调制信号U
c
；所述第二阈值的计算公式为：udn＝
‑1–
min(U
a
,U
b
,U
c
)其中，udn为所述第二阈值，min(U
a
,U
b
,U
c
)为所述A相调制波U
a
、所述B相调制波U
b
和所述C相调制波U
c
中的最小...

【专利技术属性】
技术研发人员：许富强，于心宇，辛凯，刘云峰，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：