【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及一种功率转换系统，更具体而言，本专利技术涉及具有更高运行效率和更高功率密度的用于减少并联多电平功率转换器中dc链路电容器应力的功率转换系统。
技术介绍
1、逆变器是将直流电(direct current，dc)转换为交流电(alternating current，ac)的电子设备。逆变器还用于控制电动机的速度和扭矩，也可用于其它dc/ac转换器应用，如用于太阳能逆变器的光伏功率转换器。
2、通常情况下，光伏功率转换器包括基于双电平和多电平电路拓扑的三相dc/ac逆变器，其中dc链路电容器布置在分离式dc母线中。dc链路电容器通过为高频电流分量的循环提供低阻抗路径，优化了采用电压源和能源的电容器使用，从而在功率转换系统中提供稳定性和电网标准码合规性。图1a示出了用于光伏应用102的dc/ac功率转换器104a上具有低内部阻抗和大rms电流能力的电容器，例如薄膜型电容器。当需要达到更高的功率电平时，需要仅采用硬并联或交错模式将两个或两个以上的逆变器并联。图1b示出了用于光伏应用102的两个或两个以上dc/ac功率转换器104b和104c上提供大电容的小体积电容器，例如电解型电容器。在ac侧，两个或两个以上的dc/ac功率转换器104b和104c通过ac电感器连接到三相系统。图1c示出了一个或多个交错电感器。图1a示出了具有低内部阻抗的电容器组合。图1b所示的提供大电容的电容器使得可以实现整体紧凑的dc链路电容器组，该dc链路电容器组使太阳能逆变器能够实现高功率密度。
3、所述组合可以是并联
4、在并联转换器中使用交错对循环通过dc/ac逆变器(即一个或多个dc/ac功率转换器104b和104c)的dc链路中的电容器的均方根(root mean square，rms)电流有显著影响。电流值依赖性是由于交错角度的某些值下的电流抵消效应。交错情况下的rms电流值小于具有单独dc链路的dc/ac逆变器中rms电流的代数和。交错可以降低dc链路上的电流应力。但电流降低会影响循环通过电容器的高频分量。此外，在如图1a所示具有有着显著不同的电流分量频谱的两个不同电容器的分离式dc链路中，交错所能提供的电流降低仅影响高频部分。低频电流分量不会因交错而获得任何好处，也不会受到交错角度的影响。
5、交错逆变器使用的调制类型对dc链路电容器电流有重大影响，因为使用的调制方案有许多类型和变体，每种调制方案在运行性能方面都有自身的特性，如功率损耗、电流失真和有源电路元件以及无源电路元件上的应力。非连续pwm(discontinuous pwm，dpwm)广泛用于降低功率半导体开关损耗。但在多电平逆变器中，dpwm会产生部分dc链路电压的振荡。振荡是多电平逆变器上使用的调制类型的特性。调制波形可以是基于特性选择的调制模式。例如，dpwm3产生的中性电压振荡比dpwm1小，但就半导体功率损耗或ac线路电流失真而言，dpwm3的性能低于dpwm1。
6、部分dc链路电压振荡与电容器上的电流应力大相关，尤其是在分离式dc链路中，电压振荡与低频电流应力相关。采用基于软件的方法和基于硬件的方法来减少部分dc链路电压振荡和电容器上的相关电流应力。
7、基于软件的方法包括具有本来就低的dc链路电压振荡的调制方案，其中dc链路电压振荡通常在调制性能参数之间存在权衡。低dc链路振荡与较大的半导体功率损耗耗散相抵消，对功率转换器效率产生负面影响。另一个可能受到影响的性能参数是输出电流的失真，需要作出更大的谐波滤波努力。在太阳能光伏功率转换中，效率和低谐波失真至关重要，因此基于软件的方案变得不那么有吸引力。基于硬件的方法就像在dc链路之间传输能量的功率转换器，可以在对运行优化的dc/ac功率逆变器影响最小的情况下部署。此外，基于硬件的方法在dc链路上引入额外的电流，这可以减轻/减少低频振荡和电容器上的低频电流，但会增加高频电流应力。在分离式dc链路的情况下，高频电流分量循环的电容器承受较高的电流应力，并且也暗指母线高频部分增加的电容器单元的数量，对功率密度产生负面影响。
8、因此，在开发使得dc链路上的低频电流分量和高频电流分量可以处于低值的方案时，需要解决上述技术问题/缺点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种具有更高运行效率和更高功率密度的功率转换系统，所述功率转换系统用于降低dc链路电容器应力，同时避免现有技术方法的一个或多个缺点。
2、此目的通过独立权利要求的特征来实现。其它实施方式在从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。
3、本专利技术提供了具有更高运行效率和更高功率密度的用于减少并联多电平功率转换器中dc链路电容器应力的功率转换系统。
4、根据第一方面，提供了一种功率转换系统。功率转换系统包括第一dc-ac逆变器和第二dc-ac逆变器。功率转换系统包括逆变器控制器，逆变器控制器用于向第一dc-ac逆变器和第二dc-ac逆变器提供脉冲宽度调制(pulse-width modulation，pwm)信号。功率转换系统包括并联连接第一dc-ac逆变器和第二dc-ac逆变器的dc链路电路。dc链路电路包括高频和低频正线电容器，以及高频和低频负线电容器。其中，高频和低频正线电容器分别将中性电压线与正电压线连接，高频和低频负线电容器分别将中性电压线与负电压线连接。功率转换系统包括中性点平衡器(neutral-point balancer，npb)电路，中性点平衡器用于通过在用于将电荷从正电压线转移到中性电压线的第一状态和用于将电荷从中性电压线转移到负电压线的第二状态之间切换来减少dc链路电路中的低频电流振荡。功率转换系统包括npb控制器，npb控制器用于控制npb电路的切换，npb控制器与来自逆变器控制器的pwm信号同步。
5、功率转换系统可降低低频分量和高频分量的dc链路电容器上的电流应力。这种电流应力降低使得dc链路具有更小的电容和更小的尺寸，并增加第一dc-ac逆变器和第二dc-ac逆变器的功率密度。功率转换系统通过第一dc-ac逆变器和第二dc-ac逆变器的载波与npb电路的适当同步来降低电流应力。功率密度优势显著，因为dc链路电容是逆变器体积的较大促成因素。由于使用的组件减少且更小，功率转换系统降低了成本消耗。功率转换系统通过降低循环电流值，最大限度地减少了npb运行对dc链路的影响。功率转换系统实现了更高的运行效率，因为功率转换系统最大限度地减少了对部分dc链路电压振荡的影响。功率转换系统对dc链路电容器的低频电流应力提供可调控制。获得了一定程度的自由度，使得可以增强系统优化。功率转换系统可应用于多电平d本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功率转换系统(200)，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述NPB电路(206、302)是双向DC-DC转换器。
3.根据权利要求2所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述NPB电路(206、302)包括：
4.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述DC-AC逆变器中的每个DC-AC逆变器至少是三电平逆变器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述NPB控制器(208)用于将所述NPB电路(206、302)的开关频率设置为所述逆变器控制器(204)设置的逆变器开关频率的整数倍。
6.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述NPB控制器(208)用于确定所述NPB电路(206、302)的载波信号与所述PWM信号之间的相位角的最优值，在所述最优值时，所述DC链路电路中的高频电流振荡低于阈值幅度，并且所述NPB控制器(208)用于调整所述NPB电路(206、302)的所
7.根据权利要求6所述的功率转换系统(200)，其特征在于，由查找表根据所述NPB的开关频率与所述逆变器控制器(204)设置的逆变器开关频率之间的比值以及所述逆变器控制器(204)使用的调制类型确定所述相位角的所述最优值。
8.根据权利要求6所述的功率转换系统(200)，其特征在于，通过监测通过所述高频电容器的高频电流的RMS值，并调整所述NPB电路(206、302)的所述载波信号的所述相位角以确定所监测的RMS值低于所述阈值幅度时的所述相位角的值，从而确定所述相位角的所述最优值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述高频电容器被调谐为具有高频谐振频率，其中，所述高频谐振频率至少与所述逆变器控制器(204)设置的逆变器开关频率相距预定义的频率距离。
10.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述高频电容器是薄膜型电容器。
11.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述低频电容器用于进行调谐，使得连接所述低频电容器的支路的谐振频率等于在所述DC-AC逆变器的输出线路频率的三倍和所述DC-AC逆变器的所述开关频率之间的频率范围内的频率。
12.根据权利要求11所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述谐振频率至少与所述频率范围的边界相距所述预定义的频率距离。
13.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述低频电容器是电解型电容器。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种功率转换系统(200)，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述npb电路(206、302)是双向dc-dc转换器。
3.根据权利要求2所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述npb电路(206、302)包括：
4.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述dc-ac逆变器中的每个dc-ac逆变器至少是三电平逆变器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述npb控制器(208)用于将所述npb电路(206、302)的开关频率设置为所述逆变器控制器(204)设置的逆变器开关频率的整数倍。
6.根据前述权利要求中任一项所述的功率转换系统(200)，其特征在于，所述npb控制器(208)用于确定所述npb电路(206、302)的载波信号与所述pwm信号之间的相位角的最优值，在所述最优值时，所述dc链路电路中的高频电流振荡低于阈值幅度，并且所述npb控制器(208)用于调整所述npb电路(206、302)的所述载波信号的相位角，使得所述相位角接近所述最优值。
7.根据权利要求6所述的功率转换系统(200)，其特征在于，由查找表根据所述npb的开关频率与所述逆变器控制器(204)设置的逆变器开关频率之间的...
【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安·罗萨多，王朝辉，米罗朱布·巴基奇，皮尼万·蒂万卡·班达拉·维耶孔，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。