[发明专利]一种多电平逆变器的控制方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器控制领域，尤其是涉及一种多电平逆变器的控制方法、装置及系统。

背景技术

在光伏发电等新能源发电领域，传统的二电平和三电平逆变器由于存在系统开关频率低，体积和重量较大等缺点，在很多情况下已经不能满足基本需求。而四电平、五电平甚至更高电平的逆变器的应用则越来越广泛。

图1为一种常用的五电平逆变器，该逆变器能够输出“+1”、“+2”、“0”、“-1”和“-2”五种电平。其中，当输出“+2”电平时，开关管Q1和开关管Q3导通，此时开关管Q6两端的电压通常为直流母线电压的3/4，当直流母线电压比较大时，例如为1500V，此时会导致开关管Q6两端的电压较大，例如会达到1125V，如果考虑到悬浮电容和母线电容电压波动，开关管Q6两端的电压可能会超过1200V。因此为了保证开关管Q6能够正常工作，需要选取电压应力较大的开关管。同样，该逆变器输出“-2”电平时，开关管Q3两端的电压也通常较大，需要选取电压应力较大的开关管。为了满足开关管Q6和开关管Q3的电压降额，提高可靠性，开关管Q3和开关管Q6一般至少要选择电压应力为1700V的开关管。然而，电压应力较大的开关管存在较大的开关损耗和导通损耗，导致系统效率较低。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种多电平逆变器的控制方法、装置及系统，以实现在直流母线电压比较高时降低开关管两端的电压，因此无需选取电压应力较大的开关管，从而降低开关损耗和导通损耗，提高系统效率。

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：

本发明提供了一种多电平逆变器的控制方法，所述多电平逆变器为四电平或者四电平以上的逆变器，包括第一开关管组、第二开关管组、第三开关管组、第一开关管、第二开关管、第一储能单元和第二储能单元，其中，所述第一开关管组包括至少一个串联的开关管，所述第二开关管组包括至少一个串联的开关管，所述第三开关管组包括至少两个开关管；

所述第一储能单元的第一端连接直流电源的正极和所述第一开关管组的第一端，所述第一储能单元的第二端连接所述直流电源的负极和所述第二开关管组的第一端；所述第一开关管组的第二端连接所述第二储能单元的第一端和第一开关管的第一端，所述第二开关管组的第二端连接所述第二储能单元的第二端和所述第二开关管的第二端，所述第三开关管组连接所述第一储能单元的中点、所述第一开关管组的第二端和所述第二开关管组的第二端；所述第一开关管的第二端连接所述第二开关管的第一端，作为所述多电平逆变器的输出端；

所述方法包括：

检测到所述多电平逆变器的直流母线电压大于预设阈值；

提高所述第二储能单元两端的电压；

在所述多电平逆变器处于高电压启动或者低电压穿越时，控制所述多电平逆变器工作在两电平或者三电平工作模式。

可选的，所述提高所述第二储能单元两端的电压，包括：

提高所述第二储能单元两端的电压，以使得所述第二储能单元两端的电压大于直流母线电压的1/4。

可选的，所述控制所述多电平逆变器工作在两电平工作模式，包括：

控制所述多电平逆变器输出“+1”和“-1”电平；其中，当输出“+1”电平时，所述第一开关管组中的各个开关管和所述第一开关管导通，其他开关管关断；当输出“-1”电平时，所述第二开关管组中的各个开关管和所述第二开关管导通，其他开关管关断。

可选的，所述控制所述多电平逆变器工作在三电平工作模式，包括：

控制所述多电平逆变器输出“+1”、“-1”和“0”电平；其中，当输出“+1”电平时，所述第一开关管组中的各个开关管和所述第一开关管导通，其他开关管关断；当输出“-1”电平时，所述第二开关管组中的各个开关管和所述第二开关管导通，其他开关管关断；当输出“0”电平时，所述第三开关管组中的部分或者全部开关管导通，所述第一开关管或者所述第二开关管导通。

可选的，提高所述第二储能单元两端的电压之后，所述方法还包括：

检测到所述直流母线电压小于所述预设阈值；

降低所述第二储能单元两端的电压。

本发明提供了一种多电平逆变器的控制装置，所述多电平逆变器为四电平或者四电平以上的逆变器，包括第一开关管组、第二开关管组、第三开关管组、第一开关管、第二开关管、第一储能单元和第二储能单元，其中，所述第一开关管组包括至少一个串联的开关管，所述第二开关管组包括至少一个串联的开关管，所述第三开关管组包括至少两个开关管；