[发明专利]一种三电平变换器及其控制方法、控制装置

说明书

本发明公开了一种三电平变换器及其控制方法、控制装置，变换器包括：在正极母线和负极母线之间依次连接的具有反向并联第一二极管的第一开关管、具有反向并联第二二极管的第二开关管、具有反向并联第三二极管的第三开关管和具有反向并联第四二极管的第四开关管；第一电感和第二电感，第二电感用于当光储双极性直流微电网中正负极母线光伏输出功率与其对应负载功率差值极性正负相反时，实现能量从功率盈余母线向功率缺少母线上的转移和正负极电压平衡。通过实施本发明，设置第二电感，能够实现能量从功率盈余母线向功率缺少母线上的转移，由此可实现光伏发电的最大利用以及抑制双极性直流微电网的正负极电压不平衡。

技术领域

本发明涉及直流微电网运行控制技术领域，具体涉及一种三电平变换器及其控制方法、控制装置。

背景技术

以光伏为代表的分布式能源大量接入，使得具有多电压等级的双极性直流微电网得到迅速发展。而母线电压是反应直流电网稳定运行和功率平衡的重要指标。当同一母线上的光伏输出功率与所接负载不匹配时，双极性直流微电网将会出现正负极电压不平衡问题，导致额外损耗增加，电能质量下降，严重时系统会出现不稳定。

在离网运行状态下，一般将光伏与储能结合形成光储微电网。光储微电网一般采用三电平DC/DC变换器作为储能接入双极性微电网的接口，并且通过对其控制实现正负极电压平衡。然而传统三电平DC/DC变换器及其控制策略仅适用于正负极母线电压同时大于或者同时小于额定电压的场景，而当出现一极母线光伏输出功率大于负载功率而另一极母线光伏输出功率小于负载功率时，现有的通过控制三电平DC/DC变换器实现正负极电压平衡的方法不再适用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种三电平变换器及其控制方法、控制装置，以解决现有技术中控制三电平DC/DC变换器实现正负极电压平衡的方法不适用一极母线光伏输出功率大于负载功率而另一极母线光伏输出功率小于负载功率的情景的技术问题。

本发明提出的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种三电平变换器，包括：在正极母线和负极母线之间依次连接的具有反向并联第一二极管的第一开关管、具有反向并联第二二极管的第二开关管、具有反向并联第三二极管的第三开关管和具有反向并联第四二极管的第四开关管；第一电感，所述第一电感的一端连接至所述第一二极管和第二二极管相连接形成的节点，所述第一电感的另一端连接至储能电压的输入端；第二电感，所述第二电感的一端连接至零极母线，所述第二电感的另一端连接至所述第二二极管和第三二极管相连接形成的节点，所述第二电感用于当光储双极性直流微电网中正负极母线光伏输出功率与其对应负载功率差值极性正负相反时，实现能量从功率盈余母线向功率缺少母线上的转移和正负极电压平衡。

可选地，该三电平变换器还包括：在正极母线和负极母线之间串联的第一母线电容和第二母线电容，所述第一母线电容和第二母线电容相连接形成的节点连接至零极母线。

可选地，所述第二电感的参数采用如下方式确定：根据所述三电平变换器所处的模式确定所述三电平变换器中能量转移工作状态；基于能量转移工作状态中所述第二电感的电流变化以及光伏输出功率和负载功率之间的关系满足的关系式计算所述第二电感的参数。

本发明实施例第二方面提供一种三电平变换器的控制方法，所述控制方法应用于本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的三电平变换器，所述控制方法包括：根据正负极母线电压与母线额定电压的关系确定所述三电平变换器所处的模式；根据光伏输出功率和负载功率之间的大小关系以及所述模式确定所述三电平变换器的能量转移工作模式；根据所述能量转移工作模式中的母线电压变化生成调制波控制所述三电平变换器中的开关管工作。

可选地，根据正负极母线电压与母线额定电压的关系确定所述三电平变换器所处的模式，包括：当正负极母线电压大于等于母线额定电压时，确定所述三电平变换器处于Buck模式；当正负极母线电压小于母线额定电压时，确定所述三电平变换器处于Boost模式。