一种逆变器及平衡电路控制方法技术

本申请公开了一种逆变器及平衡电路控制方法，逆变器包括正负母线、中性线、控制器、平衡电路和逆变电路；逆变电路包括正、负母线电容和逆变桥；控制器，用于响应逆变器满足电流最大有效值i

【技术实现步骤摘要】
一种逆变器及平衡电路控制方法


[0001]本申请涉及新能源发电控制领域，尤其涉及一种逆变器及平衡电路控制方法。

技术介绍

[0002]随着近年来光伏发电技术的迅猛发展，逆变系统作为光伏发电系统的核心组成部分，其在输配电网中的应用日益广泛。其中，逆变系统中的四线逆变器一般配置有平衡电路，平衡电路主要用于维持逆变器中性点电位平衡。
[0003]当逆变器带不平衡的三相负载时，中性线电流会流入平衡电路中，导致流过平衡电路的电流过大，从而导致平衡电路损耗过高，逆变器的运行效率低等问题。
[0004]因此，如何降低平衡电路损耗是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种逆变器及平衡电路控制方法，以解决平衡电路损耗大的问题。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种逆变器，所述逆变器包括正母线、负母线、中性线、控制器、平衡电路和逆变电路，所述逆变电路包括正母线电容、负母线电容和逆变桥支路；
[0007]所述正母线连接所述平衡电路的第一端、所述逆变桥支路的竖桥正极端和所述正母线电容的第一端；所述负母线连接所述平衡电路的第二端、所述逆变桥支路的竖桥负极端和所述负母线电容的第二端；所述正母线电容的第二端和所述负母线电容的第一端连接，连接处为电容中点；所述电容中点连接所述平衡电路的第三端和所述逆变桥支路的横桥输入端；所述逆变桥支路的横桥输出端用于接入三相负载；所述中性线连接在所述电容中点与所述三相负载之间；
[0008]由于在逆变器的工作过程中，容易出现三相输出不平衡的工况，在此工况下，中性线电流i
n
不为零，因此需要对i
n
进行分流：
[0009]若母线电容的承载能力可以满足i
n
的分流需求，则不需要平衡电路承担i
n
，从而可以控制平衡电路不输出电流，降低平衡电路损耗。
[0010]因此，控制器用于响应于电流最大有效值i
max
小于等于满载电流值i
fl
的预设条件，控制平衡电路不输出电流。
[0011]需要说明的是，i
max
为正母线电容的电流有效值i
C+
与负母线电容的电流有效值i
C
‑
中的最大值；i
fl
为电容规格限制下电容电流的最大有效值，示例性的，i
fl
可以是根据电容规格书中的纹波电流有效值和标称电容量精度计算得到的，因此，i
max
小于等于i
fl
说明i
n
较小或为零，即母线电容的承载能力可以满足i
n
的分流需求。
[0012]还需要说明的是，控制器可以通过控制平衡电路中的开关管关断，使平衡电路不输出电流。
[0013]若母线电容的承载能力无法满足i
n
的分流需求，则需要平衡电路承担i
n
，从而维持逆变器的安全工况。
[0014]由于平衡电路输出电流用于维持母线电压平衡以及承担中性线电流，并且在即将达到逆变器的安全工况时，平衡电路输出的电流i
Ln
，在达到逆变器的安全工况时平衡电路输出的电流i
′
Ln
为0；故得到i
′
Ln
＝0＝i
dc
+Ki2‑
i
Ln
＝i1+Ki2，即i1/i2＝K。
[0015]其中，第一差值i1为i
Ln
与母线电容直流分量i
dc
之差，i
dc
表征用于维持母线电压平衡，需要对i
Ln
的调节量；第二差值i2为i
n
与横桥输入电流i
np
之差，表征中性线电流中未流入横桥输入端的电流；电流分配系数K为分配至平衡电路的中性线电流与i2之比；Ki2表征用于中性线电流分流，需要对i
Ln
的调节量。
[0016]因此，控制器还用于响应于逆变器不满足i
max
小于等于i
fl
的预设条件，控制平衡电路输出电流i
Ln
，以使i1与i2之比等于K；
[0017]需要说明的是，i
max
大于i
fl
说明母线电容的承载能力无法满足i
n
的分流需求，需要平衡电路进一步承担i
n
。另外，平衡电路输出电流i
Ln
可以理解为平衡电路的第三端输出电流或平衡电路中平衡电感的电流。
[0018]还需要说明的是，可以基于需要平衡电路输出的电流计算目标占空比，并根据目标占空比生成对应的控制信号，进一步的将控制信号与预设的载波信号进行比较，控制平衡电路中开关管的导通与关断，从而控制平衡电路输出电流i
Ln
；
[0019]综上，传统分流方式使得i
n
全部分流至平衡电路和逆变电路，相较之下，本申请的逆变器可以使得i
n
分流至平衡电路、母线电容和逆变电路，从而使得平衡电路分得更少的i
n
，进而减少了平衡电路损耗；
[0020]另外，由于平衡电路中一般包含开关管和平衡电感，因此，在平衡电路分担的电流减少的情况下，平衡电路开关管的开关损耗更小，平衡电感功率更低，制作逆变器需要的电感体积更小，减小了逆变器体积，降低了逆变器成本。
[0021]在一种可能的实施方式中，可以以超载的电流值与电流最大有效值i
max
之比作为电流分配系数，即电流分配系数K为第三差值i3与所述i
max
之比；其中，所述第三差值i3为所述i
max
与所述i
fl
之差。
[0022]在一种可能的实施方式中，所述预设条件包括：
[0023]所述i
max
小于等于所述i
fl
且所述母线电容直流分量i
dc
小于等于预设电流阈值。
[0024]需要说明的是，预设电流阈值是对母线电压不平衡工况下的最小母线压差进行转换得到的，且在理想状态下，预设电流阈值应为0，i
dc
小于等于预设电流阈值表征母线电压平衡，因此不需要平衡电流输出电流，控制器可以控制平衡电路不输出电流；i
dc
大于预设电流阈值表征母线电压不平衡，因此需要平衡电流输出电流改善母线电压不平衡工况。
[0025]比如，母线电压不平衡状态下的最小母线压差为0.6V，基于预设的电压
‑
电流转换关系将0.6V转化为0.1A，即预设电流阈值为0.1A；若基于电压
‑
电流转换关系对母线电容压差u
o
转换后得到的i
dc
为0.2A，则i
dc
大于预设电流阈值，因此需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器包括正母线、负母线、中性线、控制器、平衡电路和逆变电路，所述逆变电路包括正母线电容、负母线电容和逆变桥支路；所述正母线连接所述平衡电路的第一端、所述逆变桥支路的竖桥正极端和所述正母线电容的第一端；所述负母线连接所述平衡电路的第二端、所述逆变桥支路的竖桥负极端和所述负母线电容的第二端；所述正母线电容的第二端和所述负母线电容的第一端连接，连接处为电容中点；所述电容中点连接所述平衡电路的第三端和所述逆变桥支路的横桥输入端；所述逆变桥支路的横桥输出端用于接入三相负载；所述中性线连接在所述电容中点与所述三相负载之间；所述控制器，用于响应于所述逆变器满足预设条件，控制所述平衡电路不输出电流；其中，所述预设条件包括：电流最大有效值i
max
小于等于满载电流值i
fl
；所述i
max
为所述正母线电容的电流有效值i
C+
与所述负母线电容的电流有效值i
C
‑
中的最大值，所述i
fl
为电容规格限制下电容电流的最大有效值；响应于所述逆变器不满足所述预设条件，控制所述平衡电路输出电流i
Ln
，以使第一差值i1与第二差值i2之比等于电流分配系数K；其中，所述第一差值i1为所述电流i
Ln
与母线电容直流分量i
dc
之差，所述第二差值i2为中性线电流i
n
与横桥输入电流i
np
之差。2.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述电流分配系数K为第三差值i3与所述i
max
之比；其中，所述第三差值i3为所述i
max
与所述i
fl
之差。3.如权利要求1或2所述的逆变器，其特征在于，所述预设条件包括：所述i
max
小于等于所述i
fl
且所述母线电容直流分量i
dc
小于等于预设电流阈值。4.如权利要求1
‑
3中任一所述的逆变器，其特征在于，所述控制器具体用于：基于预设的电压
‑
电流转换关系，对滤波处理后的母线电容压差u
o
进行转换，得到所述母线电容直流分量i
dc
；其中，所述u
o
为正母线电容电压u
dc+
与负母线电容电压u
dc
‑
之差。5.如权利要求1
‑
4中任一所述的逆变器，其特征在于，所述控制器具体用于：将各个单相输出电流与对应的单相占空比的绝对值相乘，分别得到各相对应的电流值；其中，所述单相输出电流为所述横桥输出端的三相输出电流i
n(n＝a,b,c)
中的任一相电流，所述单相占空比为预设的三相输出占空比d
n(n＝a,b,c)
中的任一相占空比；对所述各相对应的电流值进行求和，得到所述第二差值i2。6.如权利要求1
‑
5中任一所述的逆变器，其特征在于，所述控制器具体用于：基于正母线电容电压u
dc+
与所述正母线电容的容值C
+
，计算所述正母线电容的电流有效值i
C+
；和/或基于负母线电容电压u
dc
...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇鹏，陈爱棠，王刚，廖伟超，向军，
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：