[发明专利]电能变换系统和方法

说明书

本发明揭示一种电能变换系统，其包括第一电能变换模块，第二电能变换模块和控制器。该第一电能变换模块包括第一源侧变换器，第一负载侧变换器和连接在该第一源侧变换器和该第一负载侧变换器之间的第一直流母线。该第二电能变换模块包括第二源侧变换器，第二负载侧变换器和连接在该第二源侧变换器和该第二负载侧变换器之间的第二直流母线。该控制器用于根据该电源模块或该负载模块的电路结构产生多个开关信号，该开关信号被提供给该第一电能变换模块和该第二电能变换模块以使该第一直流母线的第一直流母线电压和该第二直流母线上的第二直流母线电压平衡。本发明还揭示了一种电能变换系统控制方法和风电变换系统。

技术领域

本发明公开的实施方式涉及电能变换系统和用于平衡至少第一直流母线电压和第二直流母线电压的方法。

背景技术

半导体开关器件常用于电能变换系统中，以传导电能并实现电能变换功能（如直流到交流和/或交流到直流的变换）。然而，由于单个半导体开关器件额定电压/额定电流的限制，大功率等级的电能变换系统很难实现。因此，提高电压等级或电流传输能力成为解决大功率电能变换与传输的重要技术。

在一些电能变换系统中，多种拓扑结构用于提高电流传输能力。例如，采用两组或多组电能变换模块相并联的方式可以提高电流传输能力。然而当负载电流增加时，电能变换系统的传导损耗也将大大增加。而且，当负载电流过大时，很难选用合适的电缆和断路器以解决大电流问题。

在一些电能变换系统中，设计成开式绕组结构的负载常用于提高电压等级。基于这种开式绕组结构，负载可以通过双并联的电能变换模块以推挽的方式接收电能。在一些装置中，为了独立地以相同的方式控制并联的电能变换模块，希望不同电能变换模块中的直流母线电压能达到平衡。然而，传统的电压平衡控制策略实现起来比较复杂。

因此，有必要提供一种改进的系统和简化的方法来解决上述技术问题。

发明内容

鉴于上面提及的技术问题，本发明的一个方面在于提供一种电能变换系统，该电能变换系统包括第一电能变换模块，第二电能变换模块和控制器。该第一电能变换模块通过一个或多个第一输入端子连接到电源模块，该第一电能变换模块用于将从该一个或多个第一输入端子接收的第一输入功率变换为第一输出功率，该第一输出功率从一个或多个第一输出端子输出给负载模块，该第一电能变换模块包括第一源侧变换器，第一负载侧变换器和连接在该第一源侧变换器和该第一负载侧变换器之间的第一直流母线。该第二电能变换模块通过一个或多个第二输入端子连接到该电源模块，该第二电能变换模块用于将从该一个或多个第二输入端子接收的第二输入功率变换为第二输出功率，该第二输出功率从一个或多个第二输出端子输出给该负载模块，该第二电能变换模块包括第二源侧变换器，第二负载侧变换器和连接在该第二源侧变换器和该第二负载侧变换器之间的第二直流母线。该控制器与该第一电能变换模块和该第二电能变换模块相连接并通讯，该控制器用于根据该电源模块或该负载模块的电路结构产生多个开关信号，该开关信号被提供给该第一电能变换模块和该第二电能变换模块以使该第一直流母线的第一直流母线电压和该第二直流母线上的第二直流母线电压平衡。

如上所述的电能变换系统，其中，该负载模块包括开式绕组结构的变压器，该变压器用于提供该第一输出功率和该第二输出功率给电网，该变压器包括副边和开式绕组结构的原边，该原边连接在该一个或多个第一输出端子和该一个或多个第二输出端子之间。该开关信号包括分别提供给该第一负载侧变换器和该第二负载侧变换器的多个第一和第二负载侧开关信号，该第一和第二负载侧开关信号分别根据一个或多个第一负载侧电压给定信号和一个或多个第二负载侧电压给定信号来产生，每个第一负载侧电压给定信号和相对应的第二负载侧电压给定信号包括相同的幅值和相反的相位。