[发明专利]五电平逆变器的工作模式切换方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，更具体地说，涉及五电平逆变器的工作模式切换方法和装置。

背景技术

图1所示五电平逆变器10的直流侧接光伏阵列20，用以接收直流PV输入电压，其网侧输出经滤波器30滤波、变压器40升压后送入电网。所述PV输入电压跨接在电容C1的正极和电容C2的负极，其上电压大小分别为V1Pos和V1Neg，同时所述PV输入电压分别经两路Boost电路升压后跨接在母线电容C3的正极和母线电容C4的负极，其上电压大小分别为V2Pos和V2Neg。在不同的开关管开通状态组合下，五电平逆变器10交替输出+V1Pos(即+1电平)、-V1Neg(即-1电平)、+V2Pos(即+2电平)、-V2Neg(即-2电平)以及母线中点对应的零电平。

当所述PV输入电压高于五电平逆变器10并网所需的桥臂线电压峰值时，五电平逆变器10自动从五电平工作模式切换到三电平工作模式。但由于此时母线电压过高、网侧输出电平减少，因此切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的损耗会显著增加，致使其温升过高，可能触发模块过温保护，且模块使用寿命也会大大降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供五电平逆变器的工作模式切换方法和装置，以降低切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的温升，从而避免因触发模块过温保护造成五电平逆变器停机，同时延长模块的使用寿命。

一种五电平逆变器的工作模式切换方法，包括：

确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；

五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；

当工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。

其中，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式；

其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出+1、-1、+2、-2和0五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出0电平时对应导通的开关管。

其中，所述工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值：所述第一开关管或所述第二开关管的结温、所述第一开关管或所述第二开关管的基板温度、所述第一开关管或所述第二开关管的散热器温度、所述第一开关管或所述第二开关管的I²t计算值，以及所述第一开关管或所述第二开关管的持续工作时间；

所述工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值：所述第四开关管或所述第五开关管的结温、所述第四开关管或所述第五开关管的基板温度、所述第四开关管或所述第五开关管的散热器温度、所述第四开关管或所述第五开关管的I²t计算值，以及所述第四开关管或所述第五开关管的持续工作时间。

一种五电平逆变器的工作模式切换方法，包括：

确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；

五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式，以及当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第四预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式；