[发明专利]一种三电平逆变器及其母线电压平衡控制方法和控制装置

说明书

本申请公开了一种三电平逆变器及其母线电压平衡控制方法和控制装置，其中，该控制方法包括：在三电平逆变器停机状态下，若判断得到VPos‑VNeg＞Vthrs，则控制S2和S0互补导通并保持S1关断，直至VPos‑VNeg≤Vthrs时才恢复三电平逆变器停机状态；以及，若判断得到VNeg‑VPos＞Vthrs，则控制S1和S0互补导通并保持S2关断，直至VNeg‑VPos≤Vthrs时才恢复三电平逆变器停机状态；其中，S2、S0、S1分别表示三电平逆变器输出电平+VPos、0、‑VNeg时对应导通的开关管。本申请实现了在不增加硬件成本的前提下，使三电平逆变器快速恢复母线电压平衡状态。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种三电平逆变器及其母线电压平衡控制方法和控制装置。

背景技术

三电平逆变器的主电路结构如图1所示，包括三电平逆变桥100、输出滤波电路200、并网开关300、正母线电容C2和负母线电容C1等，其中：C2和C1串联起来支撑并平衡母线电压(即三电平逆变桥100的直流侧电压)；所谓母线电压平衡，是指正母线电压VPos与负母线电压-VNeg的模值相等，工程上认为只要两者偏差不超过最大允许偏差值Vthrs即可视为母线电压平衡。

在三电平逆变器并网运行过程中，由于电网故障等原因可能造成母线电压不平衡并保护停机，三电平逆变器需等到母线电压恢复平衡后再重新启动，否则可能会因启动运行过程中三电平逆变桥100中的开关管承受的电压应力过大而造成开关管过压损坏。

传统的恢复母线电压平衡的方法是在C2和C1上各自并联一个放电电路，共同构成母线电压平衡电路400，如图2所示，其中：C2上并联的放电电路由开关S22和电阻R2串联构成，C1上并联的放电电路由开关S11和电阻R1串联构成；当VPos-VNeg＞Vthrs时，就闭合S22，通过R2对C2进行放电，直至VPos-VNeg≤Vthrs；当VNeg-VPos＞Vthrs时，就闭合S11，通过R1对C1进行放电，直至VNeg-VPos≤Vthrs。该方法原理简单，但由于放电电路的功率限制，其放电速度缓慢，通常为分钟级，因而重启等待时间较长；且增加了硬件成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种三电平逆变器及其母线电压平衡控制方法和控制装置，以实现在不增加硬件成本的前提下，使三电平逆变器快速恢复母线电压平衡状态。

一种三电平逆变器的母线电压平衡控制方法，包括：

在三电平逆变器停机状态下，若判断得到VPos-VNeg＞Vthrs，则控制S2和S0互补导通并保持S1关断，直至VPos-VNeg≤Vthrs时才恢复三电平逆变器停机状态；以及，若判断得到VNeg-VPos＞Vthrs，则控制S1和S0互补导通并保持S2关断，直至VNeg-VPos≤Vthrs时才恢复三电平逆变器停机状态；

其中，VPos和VNeg分别表示三电平逆变器正、负母线电压的模值；Vthrs表示VPos与VNeg间的最大允许偏差值；S2表示三电平逆变器输出电平为+VPos时对应导通的开关管，S0表示三电平逆变器输出电平为0时对应导通的开关管，S1表示三电平逆变器输出电平为-VNeg时对应导通的开关管。

其中，所述控制S2和S0互补导通并保持S1关断，和所述控制S1和S0互补导通并保持S2关断，均采用的是两电平空间矢量脉宽调制策略。

可选地，在判断得到VPos-VNeg＞Vthrs时，和判断得到VNeg-VPos＞Vthrs时，均还包括：设定三电平逆变器的调制度从0开始按照一定的斜率逐渐上升至设定值。

可选地，在恢复三电平逆变器停机状态前，还包括：将所述调制度从所述设定值开始按照一定的斜率逐渐降低至0。

一种三电平逆变器的母线电压平衡控制装置，包括：