功率变换器和功率变换器的控制方法技术

本申请提供了一种功率变换器和功率变换器的控制方法，功率变换器包括母线电容

【技术实现步骤摘要】
功率变换器和功率变换器的控制方法


[0001]本申请涉及电子电力领域，尤其涉及一种功率变换器和功率变换器的控制方法
。

技术介绍

[0002]随着光伏
、
风电和储能装置等分布式能源的渗透率逐渐提高，逆变器作为能量交换的重要组成单元，与电网之间的相互影响日益显著
。
在为交流电网供电的过程中，由于设备之间的传输线短路，或者设备故障等因素会导致交流电网发生低电压故障
。
逆变器低电压穿越期间，逆变器中各器件之间的损耗容易不均衡，导致部分器件的结温超规格，逆变器输出电流规格受限
。
目前主要通过在低穿期间向逆变器注入多倍频共模电压，从而改变输入各个器件的损耗，实现不同功率器件开关损耗的再分布
。
然而，在通过注入多倍频共模电压实现不同开关器件损耗的重新分布的情况下，在逆变器中直流母线电容电压发生偏差时，通过注入共模电压的方案难以有效控制直流母线电容电压平衡
。
因此，如何解决逆变器在低穿期间开关管损耗均衡优化，并兼顾有效控制直流母线电容电压平衡是当前亟待解决的技术问题之一
。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种功率变换器以及功率变换器的控制方法，可兼顾开关损耗均衡分布和直流母线电容电压平衡控制，保证低调制比下直流母线电容电压平衡，提高了功率变换器的工作可靠性
。
[0004]第一方面，本申请提供了一种功率变换器，该功率变换器可以包括母线电容
、
功率变换电路和控制器
。
其中，母线电容包括串联的正母线电容和负母线电容，正母线电容与正直流母线相连，负母线电容与负直流母线相连，正母线电容与负母线电容的串联连接点为中性点
。
功率变换电路并联于正直流母线以及负直流母线之间并与中性点相连，功率变换电路用于将来自直流电源的直流电转化为三相交流电
。
控制器用于基于负母线电容电压与正母线电容电压的电压差值的极性以及流过中性点的电流方向输出第一共模调制分量，以减小负母线电容电压与正母线电容电压的电压差值的绝对值，其中，第一共模调制分量为三相交流电中各相交流电的电压之和
。
[0005]本申请中，控制器可以基于负母线电容电压与正母线电容电压的电压差值的极性以及流过中性点的电流方向确定第一共模调制分量的极性为正或者为负，通过动态改变第一共模调制分量的极性，并基于第一共模调制分量和初始调制波生成脉冲宽度调制信号发送至功率变换电路，解决了功率变换器中注入幅值较大的多倍频共模调制分量的情况下无法实现母线电容电压平衡控制的问题
。
通过兼顾开关损耗均衡分布和直流母线电容电压平衡控制，保证低调制比下直流母线电容电压平衡，提高了功率变换器的工作可靠性
。
[0006]在一种可能的实现方式中，控制器用于，响应于负母线电容电压减去正母线电容电压的电压差值的极性与流过中性点的电流方向的极性不同，控制第一共模调制分量的极性由正切换为负，或者，控制第一共模调制分量的极性由负切换为正
。
其中，电流由中性点
流向功率变换电路时，流过中性点的电流方向的极性为正，电流由功率变换电路流向中性点时，流过中性点的电流方向的极性为负
。
这里，母线电容电压差值的极性和流过中性点的电流方向的极性不同时，即代表当前中性点的电流不能降低母线电容电压差值，则通过改变第一共模调制分量的极性，使得负母线电容的电压大于正母线电容的电压时，流过中性点的电流方向为由中性点流向功率变换电路，负母线电容的电压小于正母线电容的电压时，流过中性点的电流方向为由功率变换电路流向中性点，从而保持流过中性点的电流方向有利于母线电容电压平衡
。
[0007]在一种可能的实现方式中，控制器用于，响应于正母线电容电压减去负母线电容电压的电压差值的极性与流过中性点的电流方向的极性不同，控制第一共模调制分量的极性由正切换为负，或者，控制第一共模调制分量的极性由负切换为正
。
其中，电流由中性点流向功率变换电路时，流过中性点的电流方向的极性为负，电流由功率变换电路流向中性点时，流过中性点的电流方向的极性为正
。
这里，母线电容电压差值的极性和流过中性点的电流方向的极性不同时，即代表当前中性点的电流不能降低母线电容电压差值，则通过改变第一共模调制分量的极性，使得负母线电容的电压大于正母线电容的电压时，流过中性点的电流方向为由中性点流向功率变换电路，负母线电容的电压小于正母线电容的电压时，流过中性点的电流方向为由功率变换电路流向中性点，从而保持流过中性点的电流方向有利于母线电容电压平衡
。
[0008]在一种可能的实现方式中，控制器用于，响应于电压差值的极性和流过中性点的电流方向的极性不同且第一共模调制分量的绝对值低于设定阈值，控制第一共模调制分量的极性由负切换为正，或者由正切换为负
。
选取在第一共模调制分量过零附近时改变第一共模调制分量的极性，可以减小由于共模调制分量突变导致的对电路冲击震荡，进一步提高功率变换器工作可靠性
。
[0009]在一种可能的实现方式中，控制器用于，响应于在第一共模调制分量的第一半周期内，电压差值的极性和流过中性点的电流方向的极性相同，控制第一共模调制分量在第二半周期内的极性与第一共模调制分量在第一半周期内的极性相同，其中，第二半周期与第一半周期相邻且位于第一半周期后
。
这里，电压差值的极性和流过中性点的电流方向的极性相同时，即代表当前中性点的电流有助于降低母线电容电压差值，则在第一共模调制分量的幅值为零前后区间内保持第一共模调制分量的极性，使得负母线电容电压大于正母线电容的电压时，保持流过中性点的电流方向为由中性点流向功率变换电路，负母线电容的电压小于正母线电容的电压时，保持流过中性点的电流方向为由功率变换电路流向中性点，从而实现低调制比下母线电容电压平衡，同时不影响开关损耗均衡控制目标
。
[0010]在一种可能的实现方式中，控制器用于，响应于初始调制波的幅值小于设定幅值，基于负母线电容电压与正母线电容电压的电压差值的极性以及流过中性点的电流方向改变第一共模调制分量的极性，以减小负母线电容电压与正母线电容电压的电压差值的绝对值，其中，初始调制波为负母线电容电压与正母线电容电压相同时控制器生成的调制波
。
这里，通过动态改变第一共模调制分量的极性，并基于第一共模调制分量和初始调制波生成脉冲宽度调制信号发送至功率变换电路，解决了功率变换器中注入幅值较大的多倍频共模调制分量的情况下无法实现母线电容电压平衡控制的问题
。
通过兼顾开关损耗均衡分布和直流母线电容电压平衡控制，保证低调制比下直流母线电容电压平衡，提高了功率变换器
的工作可靠性
。
[0011]在一种可能的实现方式中，第一共模调制分量的幅值与功率变换电路的输出电压和初始调制波的幅值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种功率变换器，其特征在于，所述功率变换器包括母线电容
、
功率变换电路和控制器，其中，所述母线电容包括串联的正母线电容和负母线电容，所述正母线电容与正直流母线相连，所述负母线电容与负直流母线相连，所述正母线电容与所述负母线电容的串联连接点为中性点；所述功率变换电路并联于所述正直流母线以及所述负直流母线之间并与所述中性点相连，所述功率变换电路用于将来自直流电源的直流电转化为三相交流电；所述控制器用于，基于所述负母线电容电压与所述正母线电容电压的电压差值的极性以及流过所述中性点的电流方向输出第一共模调制分量，以减小所述负母线电容电压与所述正母线电容电压的电压差值的绝对值，其中，所述第一共模调制分量为所述三相交流电中各相交流电的电压之和
。2.
根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述控制器用于，响应于所述负母线电容电压减去所述正母线电容电压的电压差值的极性与流过所述中性点的电流方向的极性不同，控制所述第一共模调制分量的极性由正切换为负，或者，控制所述第一共模调制分量的极性由负切换为正；其中，电流由所述中性点流向所述功率变换电路时，流过所述中性点的电流方向的极性为正，电流由所述功率变换电路流向所述中性点时，流过所述中性点的电流方向的极性为负
。3.
根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述控制器用于，响应于所述正母线电容电压减去所述负母线电容电压的电压差值的极性与流过所述中性点的电流方向的极性不同，控制所述第一共模调制分量的极性由正切换为负，或者，控制所述第一共模调制分量的极性由负切换为正；其中，电流由所述中性点流向所述功率变换电路时，流过所述中性点的电流方向的极性为负，电流由所述功率变换电路流向所述中性点时，流过所述中性点的电流方向的极性为正
。4.
根据权利要求2或3所述的功率变换器，其特征在于，所述控制器用于，响应于所述电压差值的极性和流过所述中性点的电流方向的极性不同且所述第一共模调制分量的绝对值低于设定阈值，控制所述第一共模调制分量的极性由负切换为正，或者由正切换为负
。5.
根据权利要求2或3所述的功率变换器，其特征在于，所述控制器用于，响应于在所述第一共模调制分量的第一半周期内，所述电压差值的极性和流过所述中性点的电流方向的极性相同，控制所述第一共模调制分量在第二半周期内的极性与所述第一共模调制分量在第一半周期内的极性相同，其中，所述第二半周期与所述第一半周期相邻且位于所述第一半周期后
。6.
根据权利要求1‑5任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述控制器用于，响应于初始调制波的幅值小于设定幅值，基于所述负母线电容电压与所述正母线电容电压的电压差值的极性以及流过所述中性点的电流方向改变所述第一共模调制分量的极性，以减小所述负母线电容电压与所述正母线电容电压的电压差值的绝对值，其中，所述初始调制波为所述负母线电容电压与所述正母线电容电压相同时所述控制器生成的调制波
。7.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，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：