一種多電平逆變器及其應(yīng)用電路的電容充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多電平逆變器及其應(yīng)用電路的電容充電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有輸出諧波小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、電磁兼容性好、光伏逆變器的重量輕、體積小和效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此越來(lái)越受到光伏行業(yè)的重視。但該類(lèi)型的拓?fù)淠軌蛘９ぷ鞯谋匾獥l件是:需要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的懸浮電容器在工作時(shí)的電壓達(dá)到一定值并且保持穩(wěn)定，這就需要該類(lèi)型拓?fù)涞墓夥孀兤髟趩?dòng)前能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于懸浮電容器的預(yù)充電。
[0003]但是在多電平太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)中，均需要增加額外的硬件成本才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于懸浮電容器的預(yù)充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種多電平逆變器及其應(yīng)用電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中需要額外硬件成本的增加實(shí)現(xiàn)對(duì)于懸浮電容器的預(yù)充電的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)所述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下:
[0006]一種多電平逆變器的電容充電方法，應(yīng)用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，所述并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括直流電源、控制器及多電平逆變器；所述多電平逆變器包括:逆變單元和懸浮電容單元；所述懸浮電容單元包括:懸浮電容器、第一開(kāi)關(guān)管及第二開(kāi)關(guān)管；所述第一開(kāi)關(guān)管和所述第二開(kāi)關(guān)管均反向并聯(lián)一個(gè)二極管；其中:
[0007]所述逆變單元的第一輸入端作為所述多電平逆變器的第一輸入端、與所述直流電源的正端相連；所述逆變單元的第二輸入端作為所述多電平逆變器的第二輸入端、與所述直流電源的負(fù)端相連；
[0008]所述懸浮電容器的一端與所述第一開(kāi)關(guān)管的第一端相連，連接點(diǎn)作為所述懸浮電容單元的第一輸入端、與所述逆變單元的第一輸出端相連；
[0009]所述懸浮電容器的另一端與所述第二開(kāi)關(guān)管的第二端相連，連接點(diǎn)作為所述懸浮電容單元的第二輸入端、與所述逆變單元的第二輸出端相連；
[0010]所述第一開(kāi)關(guān)管的第二端與所述第二開(kāi)關(guān)管的第一端相連，連接點(diǎn)作為所述多電平逆變器的輸出端；
[0011]所述逆變單元的控制端及所述懸浮電容單元的控制端分別為所述多電平逆變器的各個(gè)控制端、與所述控制器的輸出端相連；
[0012]所述多電平逆變器的電容充電方法包括:
[0013]所述控制器輸出電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0014]所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電；
[0015]所述控制器采集并判斷所述懸浮電容器上的電壓是否達(dá)到預(yù)設(shè)值；
[0016]當(dāng)所述控制器判斷所述懸浮電容器上的電壓達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時(shí)，改變所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，控制所述懸浮電容器上的電壓與所述預(yù)設(shè)值之間的差值小于預(yù)設(shè)差值。
[0017]優(yōu)選的，所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電的步驟包括:
[0018]所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制所述直流電源側(cè)的能量經(jīng)過(guò)第一電流路徑對(duì)所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電；其中，所述第一電流路徑為:所述逆變單元的第一輸入端-所述逆變單元的第一輸出端-所述懸浮電容器-所述第二開(kāi)關(guān)管的反并聯(lián)二極管。
[0019]優(yōu)選的，所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電的步驟包括:
[0020]所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制電網(wǎng)側(cè)的能量經(jīng)過(guò)第二電流路徑對(duì)所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電；其中，所述第二電流路徑為:所述第一開(kāi)關(guān)管的反并聯(lián)二極管-所述懸浮電容器-所述逆變單元的第二輸出端-所述逆變單元的第二輸入端。
[0021]優(yōu)選的，所述懸浮電容單元為多個(gè)，且多個(gè)所述懸浮電容單元依次并聯(lián)；其中:
[0022]第一個(gè)所述懸浮電容單元中的第一開(kāi)關(guān)管的第一端與所述逆變單元的第一輸出端相連；第一個(gè)所述懸浮電容單元中的第二開(kāi)關(guān)管的第二端與所述逆變單元的第二輸出端相連；
[0023]其余所述懸浮電容單元中的第一開(kāi)關(guān)管的第一端均與其前一個(gè)所述懸浮電容單元中的第一開(kāi)關(guān)管的第二端相連，其第二開(kāi)關(guān)管的第二端均與其前一個(gè)所述懸浮電容單元中的第二開(kāi)關(guān)管的第一端相連；
[0024]最后一個(gè)所述懸浮電容單元中的第一開(kāi)關(guān)管的第二端與第二開(kāi)關(guān)管的第一端相連，連接點(diǎn)作為所述多電平逆變器的輸出端；
[0025]所述多電平逆變器的電容充電方法中，所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電的步驟包括:所述逆變單元及多個(gè)所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)各個(gè)懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電；
[0026]所述控制器采集并判斷所述懸浮電容器上的電壓是否達(dá)到預(yù)設(shè)值的步驟包括:所述控制器采集并判斷各個(gè)懸浮電容器上的電壓是否均達(dá)到預(yù)設(shè)值。
[0027]優(yōu)選的，所述逆變單元及多個(gè)所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)各個(gè)懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電的步驟包括:
[0028]所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制所述直流電源側(cè)的能量分別經(jīng)過(guò)第三電流路徑、第四電流路徑及第五電流路徑對(duì)各個(gè)懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電；
[0029]其中，第一個(gè)所述懸浮電容單元中的所述懸浮電容器的預(yù)充電電流的流經(jīng)路徑為所述第三電流路徑:由所述逆變單元的第一輸入端流入，流經(jīng)所述逆變單元的第一輸出端，經(jīng)過(guò)其懸浮電容器后，依次流經(jīng)其余所述懸浮電容單元中的第二開(kāi)關(guān)管的反并聯(lián)二極管；
[0030]中間的所述懸浮電容單元中的所述懸浮電容器的預(yù)充電電流的流經(jīng)路徑為所述第四電流路徑:由所述逆變單元的第一輸入端流入，依次流經(jīng)所述逆變單元的第一輸出端及前面所述懸浮電容單元中的第一開(kāi)關(guān)管，經(jīng)過(guò)其懸浮電容器后，依次流經(jīng)后面所述懸浮電容單元中的第二開(kāi)關(guān)管的反并聯(lián)二極管；
[0031]最后一個(gè)所述懸浮電容單元中的所述懸浮電容器的預(yù)充電電流的流經(jīng)路徑為所述第五電流路徑:由所述逆變單元的第一輸入端流入，依次流經(jīng)所述逆變單元的第一輸出端及前面所述懸浮電容單元中的第一開(kāi)關(guān)管，經(jīng)過(guò)其懸浮電容器后，由其第二開(kāi)關(guān)管的反并聯(lián)二極管流出。
[0032]優(yōu)選的，所述逆變單元及多個(gè)所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)各個(gè)懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電的步驟包括:
[0033]所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制電網(wǎng)側(cè)的能量分別經(jīng)過(guò)第七電流路徑、第八電流路徑及第九電流路徑對(duì)各個(gè)懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電；
[0034]其中，最后一個(gè)所述懸浮電容單元中的所述懸浮電容器的預(yù)充電電流的流經(jīng)路徑為所述第七電流路徑:由其第一開(kāi)關(guān)管的反并聯(lián)二極管流入，流經(jīng)其懸浮電容器后，依次經(jīng)過(guò)前面所述懸浮電容單元中的第二開(kāi)關(guān)管及所述逆變單元的第二輸出端，由所述逆變單元的第二輸入端流出；
[0035]中間的所述懸浮電容單元中的所述懸浮電容器的預(yù)充電電流的流經(jīng)路徑為所述第八電流路徑:由后面的所述懸浮電容單元中的第一開(kāi)關(guān)管的反并聯(lián)二極管流入，流經(jīng)其懸浮電容器后，依次經(jīng)過(guò)前面所述懸浮電容單元中的第二開(kāi)關(guān)管及所述逆變單元的第二輸出端，由所述逆變單元的第二輸入端流出；
[0036]最后一個(gè)所述懸浮電容單元中的所述懸浮電容器的預(yù)充電電流的流經(jīng)路徑為所述第九電流路徑:由后面的所述懸浮電容單元中的第一開(kāi)關(guān)管的反并聯(lián)二極管流入，流經(jīng)其懸浮電容器后，經(jīng)過(guò)所述逆變單元的第二輸出端，由所述逆變單元的第二輸入端流出。
[0037]—種多電平逆變器的應(yīng)用電路的電容充電方法，應(yīng)用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，所述并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括直流電源、控制器、第一多電平逆變器、第二多電平逆變器和第三多電平逆變器；所述第一多電平逆變器、所述第二多電平逆變器和所述第三多電平逆變器均為如權(quán)利要求I所述的多電平逆變器；其中:
[0038]所述第一多電平逆變器、所述第二多電平逆變器和所述第三多電平逆變器的第一輸入端均連接所述直流電源的正端；
[0039]所述第一多電平逆變器、所述第二多電平逆變器和所述第三多電平逆變器的中點(diǎn)相連；
[0040]所述第一多電平逆變器、所述第二多電平逆變器和所述第三多電平逆變器的第二輸入端均連接所述直流電源的負(fù)端；
[0041]所述第一多電平逆變器、所述第二多電平逆變器和所述第三多電平逆變器的輸出端分別作為所述多電平逆變器的應(yīng)用電路的三個(gè)交流輸出端；
[0042]所述多電平逆變器的應(yīng)用電路的電容充電方法包括:
[0043]所述控制器輸出電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0044]所述第一多電平逆變器、所述第二多電平逆變器和所述第三多電平逆變器中的所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)各自的所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電；
[0045]所述控制器采集并判斷各個(gè)所述懸浮電容器上的電壓是否達(dá)到預(yù)設(shè)值；
[0046]當(dāng)所述控制器判斷各個(gè)所述懸浮電容器上的電壓均達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時(shí)，改變所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，控制各個(gè)所述懸浮電容器上的電壓與所述預(yù)設(shè)值之間的差值小于預(yù)設(shè)差值。
[0047]優(yōu)選的，所述第一多電平逆變器、所述第二多電平逆變器和所述第三多電平逆變器中的所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)各自的所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電的步驟包括:
[0048]所述第一多電平逆變器中的所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制所述直流電源側(cè)的能量經(jīng)過(guò)第十電流路徑對(duì)第一多電平逆變器中的所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電；其中，所述第十電流路徑為:所述逆變單元的第一輸入端-所述逆變單元的第一輸出端-所述懸浮電容器-所述第二開(kāi)關(guān)管的反并聯(lián)二極管；
[0049]所述第二多電平逆變器中的所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制所述直流電源側(cè)的能量經(jīng)過(guò)第十一電流路徑對(duì)第二多電平逆變器中的所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電；其中，所述第十一電流路徑為:所述第一開(kāi)關(guān)管的反并聯(lián)二極管-所述懸浮電容器-所述逆變單元的第二輸出端-所述逆變單元的第三輸入端；
[0050]所述第三多電平逆變器中的所述逆變單元及所述懸浮電容單元分別根據(jù)所述電容預(yù)充電驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制所述直流電源側(cè)的能量經(jīng)過(guò)第十二電流路徑對(duì)第三多電平逆變器中的所述懸浮電容器進(jìn)行預(yù)充電；其中，所述第十二電流路徑為:所述