三电平变换器及储能设备制造技术

本申请提供一种三电平变换器，三电平变换器包括第一母线电容、第二母线电容、三电平逆变电路、均衡电路及控制电路。控制电路用于输出驱动信号及控制信号。控制电路还用于：响应于第一母线电容与第二母线电容的电压差值大于预设值，在驱动信号上叠加偏置信号并输出至三电平逆变电路，及输出第一控制信号至均衡电路，偏置信号用于调节驱动信号的幅值。本申请还提供一种储能设备。由此，本申请提供的三电平变换器及储能设备，可以调节第一母线电容及第二母线电容的电压，从而实现母线中点的电压均衡。均衡。均衡。

【技术实现步骤摘要】
三电平变换器及储能设备


[0001]本申请涉及储能
，尤其涉及一种三电平变换器及储能设备。

技术介绍

[0002]随着储能技术的发展，逆变器得到了更为广泛的应用，其中，三电平变换器具有效率高、磁芯器件体积小等优点，因此得到了广泛的应用。然而，三电平变换器的正直流母线与负直流母线相对于母线中点的电压可能不均等，从而降低三电平变换器的输出效率、缩短开关管及母线电容的使用寿命。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本申请提供一种三电平变换器及储能设备，可以调节第一母线电容及第二母线电容的电压，从而实现母线中点的电压均衡。
[0004]第一方面，本申请提供一种三电平变换器，三电平变换器包括第一母线电容、第二母线电容三电平逆变电路、均衡电路及控制电路。第一母线电容连接于正直流母线与母线中点之间，第二母线电容连接负直流母线与母线中点之间，三电平逆变电路连接正直流母线、负直流母线、母线中点，均衡电路连接正直流母线、负直流母线及母线中点。控制电路连接三电平逆变电路及均衡电路，用于输出驱动信号及控制信号，驱动信号用于控制三电平逆变电路中开关管的通断，控制信号包括第一控制信号，第一控制信号用于控制均衡电路工作。其中，控制电路还用于：响应于第一母线电容与第二母线电容的电压差值大于预设值，在驱动信号上叠加偏置信号并输出至三电平逆变电路，及输出第一控制信号至均衡电路，偏置信号用于调节驱动信号的幅值。本申请提供的三电平变换器，可以在第一母线电容与第二母线电容的电压差值大于预设值时，通过调节驱动信号的幅值，配合均衡电路共同调节第一母线电容与第二母线电容的电压，从而可以提升第一母线电容与第二母线电容的电压均衡效率和性能、三电平变换器的工作效率，以及改善三电平变换器的输出电压的总谐波失真。
[0005]在一些可能的实现方式中，控制信号还包括第二控制信号，第二控制信号用于控制均衡电路停止工作，控制电路还用于：响应于第一母线电容与第二母线电容的电压差值小于或等于预设值，在驱动信号上叠加偏置信号并输出至三电平逆变电路，及输出第二控制信号至均衡电路。
[0006]在一些可能的实现方式中，均衡电路包括第一开关管、第二开关管及功率电感，第一开关管的第一端连接正直流母线，第一开关管的第二端通过功率电感连接母线中点，第二开关管的第一端连接负直流母线，第二开关管的第二端通过功率电感连接母线中点，均衡电路与第一母线电容及第二母线电容构成Buck
‑
Boost电路。
[0007]在一些可能的实现方式中，第一控制信号包括第一子信号及第二子信号，第一子信号用于控制均衡电路处于升压模式，第二子信号用于控制均衡电路处于降压模式，响应于第一母线电容与第二母线电容的电压差值大于预设值，控制电路还用于：响应于第一母
线电容的电压大于第二母线电容的电压，输出第一子信号至均衡电路。响应于第一母线电容的电压小于第二母线电容的电压，输出第二子信号至均衡电路。其中，升压模式下，均衡电路用于增大第二母线电容的电压，降压模式下，均衡电路用于减小第二母线电容的电压。
[0008]在一些可能的实现方式中，响应于接收到第一子信号，均衡电路中的第二开关管持续断开，均衡电路中的第一开关管根据预设开关频率通断。其中，在第一开关管导通时，第一母线电容对功率电感充电。在第一开关管断开时，功率电感放电至第二母线电容。
[0009]在一些可能的实现方式中，响应于接收到第二子信号，均衡电路中的第一开关管持续断开，且均衡电路中的第二开关管根据预设开关频率通断。其中，在第二开关管导通时，第二母线电容对功率电感充电。在第二开关管断开时，功率电感放电至第一母线电容。
[0010]在一些可能的实现方式中，响应于接收到第二控制信号，均衡电路中的第一开关管与第二开关管均断开。
[0011]在一些可能的实现方式中，偏置信号包括正偏置信号与负偏置信号，在驱动信号上叠加偏置信号并输出至三电平逆变电路，包括：响应于第一母线电容的电压大于第二母线电容的电压，在驱动信号上叠加正偏置信号并输出至三电平逆变电路。响应于第一母线电容的电压小于第二母线电容的电压，在驱动信号上叠加负偏置信号并输出至三电平逆变电路。
[0012]在一些可能的实现方式中，三电平逆变电路包括单相T型三电平逆变电路，单相T型三电平逆变电路中的两个开关桥臂均包括上桥臂开关管及下桥臂开关管，两个开关桥臂均包括第一开关状态、第二开关状态及第三开关状态，驱动信号用于调节两个开关桥臂在三电平逆变电路的一个工作周期内处于不同开关状态的时长，其中：第一开关状态为上桥臂开关管导通，下桥臂开关管断开。第二开关状态为上桥臂开关管与下桥臂开关管均断开。第三开关状态为上桥臂开关管断开，下桥臂开关管导通。
[0013]第二方面，本申请提供一种储能设备，储能设备包括电源及第一方面任一种可能的实现方式提供的三电平变换器，电源用于为三电平变换器供电。
附图说明
[0014]图1为本申请提供的储能设备的示意图。
[0015]图2为本申请提供的变换器的示意图。
[0016]图3为本申请提供的三电平变换器的示意图。
[0017]图4为本申请提供的控制电路的示意图。
[0018]图5为本申请提供的控制电路的电路图。
[0019]图6A为本申请提供的第一开关桥臂的第一开关状态示意图。
[0020]图6B为本申请提供的第一开关桥臂的第二开关状态示意图。
[0021]图6C为本申请提供的第一开关桥臂的第三开关状态示意图。
[0022]图7A为本申请提供的三电平变换器在驱动信号叠加正偏置信号后的工作周期示意图。
[0023]图7B为本申请提供的三电平变换器在驱动信号叠加负偏置信号后的工作周期示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚的描述。
[0025]可理解的，本申请中所描述的连接关系指的是直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元器件间接连接。例如可以是A与C直接连接，C与B直接连接，从而使得A与B之间通过C实现了连接。还可理解的，本申请中所描述的“A连接B”可以是A与B直接连接，也可以是A与B通过一个或多个其它电学元器件间接连接。
[0026]在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示“或”的意思，例如，A/B可以表示A或B。本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
[0027]在本申请的描述中，“第一”、“第二”等字样仅用于区别不同对象，并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0028]下面结合附图来对本申请的技术方案作进一步的详细描述。
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【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，所述三电平变换器包括第一母线电容、第二母线电容、三电平逆变电路、均衡电路及控制电路；所述第一母线电容连接于正直流母线与母线中点之间，所述第二母线电容连接负直流母线与所述母线中点之间，所述三电平逆变电路连接所述正直流母线、所述负直流母线、所述母线中点，所述均衡电路连接所述正直流母线、所述负直流母线及所述母线中点；所述控制电路连接所述三电平逆变电路及所述均衡电路，用于输出驱动信号及控制信号，所述驱动信号用于控制所述三电平逆变电路中开关管的通断，所述控制信号包括第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述均衡电路工作；其中，所述控制电路还用于：响应于所述第一母线电容与所述第二母线电容的电压差值大于预设值，在所述驱动信号上叠加偏置信号并输出至所述三电平逆变电路，及输出所述第一控制信号至所述均衡电路，所述偏置信号用于调节所述驱动信号的幅值。2.如权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，所述控制信号还包括第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述均衡电路停止工作，所述控制电路还用于：响应于所述第一母线电容与所述第二母线电容的电压差值小于或等于所述预设值，在所述驱动信号上叠加所述偏置信号并输出至所述三电平逆变电路，及输出所述第二控制信号至所述均衡电路。3.如权利要求1或2所述的三电平变换器，其特征在于，所述均衡电路包括第一开关管、第二开关管及功率电感，所述第一开关管的第一端连接所述正直流母线，所述第一开关管的第二端通过所述功率电感连接所述母线中点，所述第二开关管的第一端连接所述负直流母线，所述第二开关管的第二端通过所述功率电感连接所述母线中点，所述均衡电路与所述第一母线电容及所述第二母线电容构成Buck
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Boost电路。4.如权利要求3所述的三电平变换器，其特征在于，所述第一控制信号包括第一子信号及第二子信号，所述第一子信号用于控制所述均衡电路处于升压模式，所述第二子信号用于控制所述均衡电路处于降压模式，响应于所述第一母线电容与所述第二母线电容的电压差值大于所述预设值，所述控制电路还用于：响应于所述第一母线电容的电压大于所述第二母线电容的电压，输出所述第一子信号至所述均衡电路；响应于所述第一母线电容的电压小于所述第二母线电容的电压，输出所述第二子信号至所述均衡电...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾萄，孙中伟，张少育，黄文俊，
申请(专利权)人：深圳市华宝新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：