一种平衡桥电路、多电平逆变系统及平衡桥控制方法技术方案

本发明专利技术属于逆变器电路技术领域，公开了一种平衡桥电路、多电平逆变系统及平衡桥控制方法，其中平衡桥电路包括电感器L

【技术实现步骤摘要】
一种平衡桥电路、多电平逆变系统及平衡桥控制方法


[0001]本专利技术属于逆变器电路
，尤其涉及一种平衡桥电路、多电平逆变系统及平衡桥控制方法。

技术介绍

[0002]多电平逆变器因具有电压电流纹波小、开关器件应力低、滤波元件体积小等优势，被广泛应用于光伏逆变器和储能逆变器中。随着光伏和储能产业的快速发展，逆变器的功率越来越大，单相多电平逆变器的综合性能弱于三相多电平逆变器。此外，目前工商业用户对新能源逆变器的需求迅速增加，大部分工商业用户使用三相电，进一步推高了市场对三相多电平逆变器的需求。
[0003]为满足世界各地不同用户的不同需求，三相多电平逆变器的功能应尽量完善，支持并网和离网运行，支持三线制和四线制，允许各相负载不平衡，允许接入半波负载（例如电吹风、电热毯等）。国内外对三相三线制多电平逆变器母线电容电压不平衡问题（即中点电压波动问题）进行了大量的研究，提出了多种基于改进SVPWM调制策略的解决方案。通常情况下，三相三线制系统各相功率基本平衡，而且系统中不会接入半波负载，因此，通过改进SVPWM调制策略能够较好解决母线电容电压不平衡问题。但是，SVPWM调制策略不能应用于三相四线制系统（相电压是马鞍波，不是正弦波），此外，三相四线制系统各相功率可能极不平衡（最严重的情况是一相满载，另外两相空载），导致母线电容电压大幅波动，而且，三相四线制系统中任意一相有可能随时接入方向不定（正半周工作或负半周工作）、功率较大的半波负载，进一步加剧母线电容电压不平衡。目前，尚未见到针对三相四线制、各相功率不平衡、可能存在半波负载应用场景的母线电容电压平衡策略研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种平衡桥电路、多电平逆变系统及平衡桥控制方法，以解决上述的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的一种平衡桥电路、多电平逆变系统及平衡桥控制方法的具体技术方案如下：一种平衡桥电路，包括电感器L
bb
、平衡桥开关S1和平衡桥开关S2、电容器C1和电容器C2；所述平衡桥开关S1和平衡桥开关S2接收控制信号进行开启或关闭；所述平衡桥开关S1的输入端作为平衡桥电路的正极输入；所述平衡桥开关S1的输出端与平衡桥开关S2的输入端以及电感器L
bb
的输入第一端连接；所述平衡桥开关S2的输出端作为平衡桥电路的负极输入；所述电容器C1的正极与平衡桥开关S1的输入端连接，所述电容器C1的负极与所述电容器C2的正极连接；所述电容器C2的负极与所述平衡桥开关S2的输出端连接，所述电感器L
bb
的第二端
连接于所述电容器C1和电容器C2之间。
[0006]进一步的，所述平衡桥开关S1为Si MOSFET、SiC MOSFET、GaN MOSFET、IGBT及三极管中的一种；所述平衡桥开关S2为Si MOSFET、SiC MOSFET、GaN MOSFET、IGBT及三极管中的一种。
[0007]进一步的，所述电容器C1和电容器C2的电容值相等；平衡桥开关S1和平衡桥开关S2能够基于所述控制信号使得U
C1
的U
C2
压差减小；所述U
C1
为所述电容器C1两端的电压值；所述U
C2
为电容器C2两端的电压值；调节电容器C1和电容器C2的压差通过调节平衡桥开关S1和平衡桥开关S2的导通参数实现；导通参数包括占空比及相位。
[0008]本专利技术还公开了一种平衡桥电路的多电平逆变系统，所述系统还包括多电平逆变器；所述多电平逆变器包括第一输入端、第二输入端及第三输入端；所述第一输入端与所述电容器C1的正极相连接；所述第二输入端连接于所述电容器C1及所述电容器C2之间；所述第三输入端与所述电容器C2的负极相连。
[0009]进一步的，所述系统还包括滤波器，所述多电平逆变器输出端与所述滤波器连接。
[0010]进一步的，所述滤波器为L滤波器、LC滤波器或LCL滤波器；所述滤波器为LC滤波器或LCL滤波器时，所述滤波器中的电容器的第二端与所述第二输入端与电容器C1之间的连线之间设置有连接线。
[0011]进一步的，所述多电平逆变器为三电平四线制逆变器、五电平四线制逆变器或七电平四线制逆变器。
[0012]本专利技术还公开了一种多电平逆变系统的平衡桥控制方法，其特征在于，包括：采集U
C1
、U
C2
及I
Lbb
；所述U
C1
为所述电容器C1两端的电压值；所述U
C2
为电容器C2两端的电压值；所述I
Lbb
是流经所述电感器L
bb
的电流值；判断是否满足第一条件；所述第一条件包括：平衡桥开关S1和平衡桥开关S2均处于关断状态且I
Lbb
的幅值小于I
Lbbp
；所述I
Lbbp
为平衡桥电感保护电流；若满足第一条件，则基于U
C1
与U
C2
的压差与U
start
的大小关系调整所述平衡桥开关S1及平衡桥开关S2的导通参数以使得U
C1
的U
C2
压差减小；所述U
start
为平衡桥启动电压；若判定不满足第一条件，则基于U
C1
与U
C2
的压差与U
end
的大小关系或I
Lbb
的幅值与I
Lbbp
的关系判断是否按照设定的导通参数驱动平衡桥开关；所述U
end
为平衡桥停止电压。
[0013]进一步的，基于U
C1
与U
C2
的压差与U
start
的大小关系调整所述平衡桥开关S1及平衡桥开关S2的导通参数以使得U
C1
的U
C2
压差减小，包括：当U
C1
‑
U
C2
＞U
start
时，调整导通参数进行向下调节以减小U
C1
、增大U
C2
；当U
C2
‑
U
C1
＞U
start
时，调整导通参数进行向上调节以增大U
C1
、减小U
C2
。
[0014]进一步的，调整所述平衡桥开关S1及平衡桥开关S2的导通参数包括等占空比方案和非等占空比方案；在所述等占空比方案中：控制平衡桥开关S1和S2占空比D
S1
和D
S2
相等，且平衡桥开关S1和平衡桥开关S2不同时导通；进行向下调节时，平衡桥开关S1先导通，平衡桥开关S2后导通；进行向上调节时，平衡桥开关S2先导通，平衡桥开关S1后导通；在所述非等占空比方案中：控制平衡桥开关S1和平衡桥开关S2占空比D
S1
和D
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平衡桥电路，其特征在于，包括电感器L
bb
、平衡桥开关S1和平衡桥开关S2、电容器C1和电容器C2；所述平衡桥开关S1和平衡桥开关S2接收控制信号进行开启或关闭；所述平衡桥开关S1的输入端作为平衡桥电路的正极输入；所述平衡桥开关S1的输出端与平衡桥开关S2的输入端以及电感器L
bb
的输入第一端连接；所述平衡桥开关S2的输出端作为平衡桥电路的负极输入；所述电容器C1的正极与平衡桥开关S1的输入端连接，所述电容器C1的负极与所述电容器C2的正极连接；所述电容器C2的负极与所述平衡桥开关S2的输出端连接，所述电感器L
bb
的第二端连接于所述电容器C1和电容器C2之间。2.根据权利要求1所述的平衡桥电路，其特征在于，所述平衡桥开关S1为Si MOSFET、SiC MOSFET、GaN MOSFET、IGBT及三极管中的一种；所述平衡桥开关S2为Si MOSFET、SiC MOSFET、GaN MOSFET、IGBT及三极管中的一种。3.根据权利要求1或2所述的平衡桥电路，其特征在于，所述电容器C1和电容器C2的电容值相等；平衡桥开关S1和平衡桥开关S2能够基于所述控制信号使得U
C1
的U
C2
压差减小；所述U
C1
为所述电容器C1两端的电压值；所述U
C2
为电容器C2两端的电压值；调节电容器C1和电容器C2的压差通过调节平衡桥开关S1和平衡桥开关S2的导通参数实现；导通参数包括占空比及相位。4.一种包括如权利要求1
‑
3任一项所述的平衡桥电路的多电平逆变系统，其特征在于，所述系统还包括多电平逆变器；所述多电平逆变器包括第一输入端、第二输入端及第三输入端；所述第一输入端与所述电容器C1的正极相连接；所述第二输入端连接于所述电容器C1及所述电容器C2之间；所述第三输入端与所述电容器C2的负极相连。5.根据权利要求4所述的多电平逆变系统，其特征在于，所述系统还包括滤波器，所述多电平逆变器输出端与所述滤波器连接。6.根据权利要求5所述的多电平逆变系统，其特征在于，所述滤波器为L滤波器、LC滤波器或LCL滤波器；所述滤波器为LC滤波器或LCL滤波器时，所述滤波器中的电容器的第二端与所述第二输入端与电容器C1之间的连线之间设置有连接线。7.根据权利要求4所述的多电平逆变系统，其特征在于，所述多电平逆变器为三电平四线制逆变器、五电平四线制逆变器或七电平四线制逆变器。8.一种如权利要求4
‑
7任一项所述的多电平逆变系统的平衡桥控制方法，其特征在于，包括：采集U
C1
、U
C2
及I
Lbb
；所述U
C1
为所述电容器C1两端的电压值；所述U
C2
为电容器C2两端的电压值；所述I
Lbb
是流经所述电感器L
bb
的电流值；判断是否满足第一条件；所述第一条件包括：平衡桥开关S1和平衡桥开关S2均处于关断状态且I
Lbb
的幅值小于I
Lbbp
；所述I
Lbbp
为平衡桥电感保护电流；若满足第一条件，则基于U
C1
与U
C2
的压差与U
start
的大小关系调整所述平衡桥开关S1及平衡桥开关S2的导通参数以使得U
C1
的U
C2
压差减小；所述U
start
为平衡桥启动电压；若判定不满足第一条件，则基于U
C1
与U
C2
的压差与U
end
的大小关系或I
Lbb
的幅值与I
Lbbp
的
关系判断是否按照设定的导通参数驱动平衡桥开关；所述U
end
为平衡桥停止电压。9.根据权利要求8所述的平衡桥控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚友素，李彦龙，肖永利，
申请(专利权)人：浙江艾罗网络能源技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：