一种三电平变换器及其控制方法技术

本发明专利技术提出一种三电平变换器及其控制方法，涉及光伏发电领域。三电平变换器包括第一直流输入端、第二直流输入端、中性端、第一功率开关至第七功率开关；第一功率开关的第一端分别与第一直流输入端和第三功率开关的第一端连接；第二功率开关的第二端分别与第二直流输入端和第四功率开关的第二端连接；第一功率开关的第二端和第二功率开关的第一端的连接点作为第一交流输出端；第三功率开关的第二端和第四功率开关的第一端的连接点作为第二交流输出端；第五功率开关和第六功率开关串联连接于第一交流输出端和中性端之间；第七功率开关连接于第五功率开关和第六功率开关的连接点和第二交流输出端之间。本发明专利技术的三电平变换器能提高并网和离网的效率。能提高并网和离网的效率。能提高并网和离网的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种三电平变换器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及光伏发电领域，尤其涉及一种三电平变换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]光伏发电系统中，逆变器是不可或缺的一部分，可以将光伏太阳能板产生的可变直流电压转换为交流电压，可以反馈回商用输电系统，或者提供给各类用电负载。
[0003]北美户用型光伏逆变器工作时需要有裂相共宁，即可以输出两个独立的交流电压且相位错开180
°
。如图1所示，光伏逆变器11包括三个输出端口L1、L2和N，输出端口L1和L2为火线端口，输出端口N为零线端口，其中输出端口L1和L2之间的电压是输出端口L1和N之间的电压的两倍，或者输出端口L1和L2之间的电压是输出端口L2和N之间的电压的两倍。输出端口L1和N之间连接负载1，通过输出端口L1和N之间的电压给负载1供电；输出端口N和L2之间连接负载2，通过输出端口L2和N之间的电压给负载2供电；以及输出端口L1和L2之间连接负载3，通过输出端口L1和L2之间的电压给负载3供电。
[0004]下面以输出端口L1和L2之间的电压为240V来说明，当光伏逆变器11离网输出时，该光伏逆变器11可以输出两相120V，即输出端口L1和N之间的电压为120V，可以为120V的负载1供电，以及输出端口L2和N之间的电压为120V，可以为120V的负载2供电，也可以给240V的负载3供电。在光伏逆变器11离网输出时，两相120V电压的负载1和负载2不一定完全相同，光伏逆变器11控制时需要独立去控制这两相的电压。当光伏逆变器11并网时，该光伏逆变器11的输出电压是240V，负载平衡问题需要电网去平衡，逆变器本身不能做平衡调节，故不需要将光伏逆变器11的输出端口N连接到电网的N线，此时认为光伏逆变器11为普通的单相逆变器。
[0005]现有的并离网光伏逆变器存在以下问题：无法保证光伏逆变器在并网和离网时都是高效的。目前有些光伏逆变器在并网时效率较高而离网时效率偏低，系统发热大，而有些光伏逆变器并网时效率偏低、成本偏高，而离网时效率较高。因而保证光伏逆变器在并网和离网时均是高效的是业界亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种三电平变换器，能够提高并网和离网效率以及减小系统的损耗。
[0007]本专利技术在于提供一种三电平变换器，包括：第一直流输入端、第二直流输入端、中性端、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关、第五功率开关、第六功率开关以及第七功率开关；所述第一功率开关的第一端分别与所述第一直流输入端和所述第三功率开关的第一端连接；所述第二功率开关的第二端分别与所述第二直流输入端和所述第四功率开关的第二端连接；所述第一功率开关的第二端和所述第二功率开关的第一端的连接点作为第一交流输出端；所述第三功率开关的第二端和所述第四功率开关的第一端的连接点作为第二交流输出端；所述第五功率开关和所述第六功率开关串联连接于所述第
一交流输出端和所述中性端之间；所述第七功率开关连接于所述第五功率开关和所述第六功率开关的连接点和所述第二交流输出端之间。
[0008]更进一步的，所述第一功率开关、所述第二功率开关、所述第三功率开关和所述第四功率开关为高频开关管；所述第五功率开关、所述第六功率开关和所述第七功率开关为工频续流管。
[0009]更进一步的，当所述三电平变换器工作于离网模式时，所述第一交流输出端和所述中性端之间连接第一负载，所述第二交流输出端和所述中性端之间连接第二负载。
[0010]更进一步的，当所述三电平变换器工作于并网模式时，所述第一交流输出端和所述第二交流输出端之间连接电网。
[0011]更进一步的，所述第五功率开关的第一端分别与所述第六功率开关的第一端和所述第七功率开关的第一端分别连接。
[0012]更进一步的，所述第五功率开关的第二端分别与所述第六功率开关的第二端和所述第七功率开关的第二端连接。
[0013]更进一步的，当所述三电平变换器工作于第一半周期时，所述第二功率开关和所述第三功率开关常断以及所述第五功率开关常通，所述第一功率开关和所述第四功率开关同时导通或关断，所述第六功率开关和所述第七功率开关同时导通或关断，其中所述第一功率开关和所述第六功率开关互补导通。
[0014]更进一步的，当所述三电平变换器工作于第二半周期时，所述第一功率开关和所述第四功率开关常断以及所述第七功率开关常通，所述第二功率开关和所述第三功率开关同时导通或关断，所述第五功率开关和所述第六功率开关同时导通或关断，其中所述第二功率开关和所述第五功率开关互补导通。
[0015]更进一步的，还包括第一续流支路和第二续流支路；所述第一续流支路连接在所述第一交流输出端和所述中性端之间，所述第二续流支路连接在所述中性端和所述第二交流输出端之间。
[0016]更进一步的，所述第一续流支路的导通方向与所述第二续流支路的导通方向相反。
[0017]更进一步的，所述第一续流支路与所述第二续流支路均包括串联连接的二极管和功率开关。
[0018]本申请还提供一种应用于上述三电平变换器的控制方法，包括：当所述三电平变换器工作于第一半周期时，控制所述第二功率开关和所述第三功率开关常断以及所述第五功率开关常通，所述第一功率开关和所述第四功率开关同时导通或关断，所述第六功率开关和所述第七功率开关同时导通或关断，其中所述第一功率开关和所述第六功率开关互补导通；当所述三电平变换器工作于第二半周期时，控制所述第一功率开关和所述第四功率开关常断以及所述第七功率开关常通，所述第二功率开关和所述第三功率开关同时导通或关断，所述第五功率开关和所述第六功率开关同时导通或关断，其中所述第二功率开关和所述第五功率开关互补导通。
[0019]本专利技术实施例的三电平变换器包括第一直流输入端、第二直流输入端、中性端、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关、第五功率开关、第六功率开关以
及第七功率开关。通过上述功率开关的连接关系以及对上述功率开关相应的控制，可以使得三电平变换器工作于并网状态或离网状态，且能够提高三电平变换器在并网状态和离网状态的效率以及减小系统的损耗。
附图说明
[0020]图1为现有技术的光伏逆变器及其与负载连接的结构示意图。
[0021]图2为现有技术的单相逆变器工作于并网模式的结构示意图。
[0022]图3为图2中逆变器工作于离网模式的结构示意图。
[0023]图4为现有技术的T字型三电平逆变器工作于并网模式的结构示意图。
[0024]图5为图4中逆变器工作于离网模式的结构示意图。
[0025]图6为本申请一实施例的三电平变换器工作于离网模式的结构示意图。
[0026]图7为图6中三电平变换器工作于并网模式的结构示意图。
[0027]图8为图6和图7中三电平变换器的功率开关的驱动波形图。
[0028]图9为本申请另一实施例的三电平变换器工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三电平变换器，其特征在于，包括：第一直流输入端、第二直流输入端、中性端、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关、第五功率开关、第六功率开关以及第七功率开关；所述第一功率开关的第一端分别与所述第一直流输入端和所述第三功率开关的第一端连接；所述第二功率开关的第二端分别与所述第二直流输入端和所述第四功率开关的第二端连接；所述第一功率开关的第二端和所述第二功率开关的第一端的连接点作为第一交流输出端；所述第三功率开关的第二端和所述第四功率开关的第一端的连接点作为第二交流输出端；所述第五功率开关和所述第六功率开关串联连接于所述第一交流输出端和所述中性端之间；所述第七功率开关连接于所述第五功率开关和所述第六功率开关的连接点和所述第二交流输出端之间。2.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，所述第一功率开关、所述第二功率开关、所述第三功率开关和所述第四功率开关为高频开关管；所述第五功率开关、所述第六功率开关和所述第七功率开关为工频续流管。3.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，当所述三电平变换器工作于离网模式时，所述第一交流输出端和所述中性端之间连接第一负载，所述第二交流输出端和所述中性端之间连接第二负载。4.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，当所述三电平变换器工作于并网模式时，所述第一交流输出端和所述第二交流输出端之间连接电网。5.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，所述第五功率开关的第一端分别与所述第六功率开关的第一端和所述第七功率开关的第一端连接。6.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，所述第五功率开关的第二端分别与所述第六功率开关的第二端和所述第七功率开关的第二端连接。7.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，当所述三电平变换器工作于第一半周期时，所述第二功率开关和...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹聪，彭健，
申请(专利权)人：麦田能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：