[发明专利]一种七电平逆变电路、逆变器及控制方法

说明书

本公开提出了一种七电平逆变电路、逆变器及控制方法，所述七电平逆变电路，包括：T型三电平逆变器和H桥电路，所述T型三电平逆变器输出三个电平，与H桥电路级联实现每相输出七电平；T型三电平逆变器三相共用两个直流侧电容，每一相各有一个悬浮电容。本公开技术方案通过只选择零共模电压矢量作为候选矢量，很好的降低了逆变器的共模电压。

技术领域

本公开属于逆变器控制技术领域，尤其涉及一种七电平逆变电路、逆变器及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在能源日益紧缺和环境严重污染的今天，风能、太阳能等可再生能源发电得到了快速的发展。并网逆变器作为可再生能源系统与电网的接口，其性能直接影响到发电系统输出电能质量。

相比于低电平逆变器，多电平逆变器由于其特殊的优点，近年来在工业上得到了广泛的应用。多电平逆变器的优点主要包括：其改进的输出波形质量较好，可以降低电磁干扰，可以使用更少的滤波器以减少设备的体积等等。但在目前的研究中，多电平逆变器也带来了一些问题，比如电容电压难以控制平衡，中性点电压不稳定，逆变器系统较为复杂等等。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种七电平逆变电路，能够兼顾中性点电压平衡、悬浮电容电压平衡以及减少共模电压。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种七电平逆变电路，包括：T型三电平逆变器和H桥电路，所述T型三电平逆变器输出三个电平，与H桥电路级联实现每相输出七电平；T型三电平逆变器三相共用两个直流侧电容，每一相H桥各有一个悬浮电容；

其中，T型三电平逆变器直流侧电压上侧电容电压与下侧电容电压相等，以实现中性点电压平衡。

进一步的技术方案，所述T型三电平逆变器包括直流侧两个电容，每相桥臂四个开关管，直流侧电压为Udc(4E)，通过调节开关管的开通关断，可以实现每相输出-Udc/2,0,Udc/2三个电压等级。T型三电平逆变器的导通损耗较小，既具有三电平逆变器的共有优点，也使得传统三电平逆变器功率器件热分布不均衡的问题得以解决。

进一步的技术方案，所述H桥电路包括并联的三个支路，第一、二支路为两个串联的开关管，第三支路为悬浮电容。通过将悬浮电容电压控制在E，可以实现H桥电路输出-E，E两个电压等级。

第二方面，公开了一种七电平逆变电路的控制方法，包括：

三相采样电流经Clark变换，得到两相静止坐标系下的电流；

三相网侧采样电压经坐标变换，得到两相静止坐标系下的电压值；

经拉格朗日外推法得到下一时刻的电流，再经离散化后的模型预测控制计算出下一时刻的参考电压值，经过价值函数计算出最小的两个电压矢量作为候选矢量；

再根据中点电位平衡和悬浮电容电压平衡的要求(中点电位应当保持在0，即直流侧上下电容电压之差为0。悬浮电压电容电压应该控制在E)选择具体开关状态，最终作用到各个开关上，输出七电平。

本公开上述方法以零共模电压作为电压候选矢量，利用两段电压矢量合成参考电压矢量，利用模型预测方法计算零共模电压矢量中价值函数最小的两个电压矢量；控制悬浮电容电压，以能够输出七电平。

进一步的技术方案，控制中性点电压平衡和悬浮电容电压平衡中，悬浮电容电压平衡优先级大于中性点电压平衡。

进一步的技术方案，直流侧电源为Udc(4E)，具体值为600V，T型三电平逆变器可以输出-2E、0、2E三个电平，与H桥电路配合实现每相输出七电平，具体为：-3E、-2E、-E、0、E、2E、3E。