[发明专利]一种变换电路、控制方法和供电设备

说明书

本申请公开了一种变换电路、控制方法和供电设备，所述电路包括：输入端子、输出端子和控制模块、以及由半导体开关器件构成的第一开关单元和第二开关单元，所述输入端子包括直流母线正极端、直流母线负极端，所述输出端子包括交流输出端；所述第一开关单元包括由第一开关、第二开关、第三开关、第四开关串联组成的第一换流桥臂和飞跨箝位电容，所述第二开关单元包括由第五开关和第六开关组成的第二换流桥臂，所述第一开关单元和第二开关单元的输出端连接在所述交流输出端；所述第一开关单元和第二开关单元与控制模块相连接，在所述控制模块的控制下，进行切换从而使所述变换电路在直流电压和交流电压间进行转换，输出所需要的交流电压。

技术领域

本申请涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种变换电路、控制方法和供电设备。

背景技术

在光伏发电系统中，逆变器作为其中的核心设备，直接决定了光伏电站的系统架构和可靠运行。高效率的逆变器可提升光伏发电系统的发电量，降低变流器的重量和体积，方便安装和维护，同时提升产品的性价比，增加产品的市场竞争力。而逆变电路作为光伏逆变器的核心环节，对逆变器整体性能的影响至关重要。

为了实现高效率电能变换，产学界对逆变电路进行了深入探索和研究。目前常用的逆变电路集中在两电平逆变电路和三电平逆变电路，如图1所示，其中图1a所示为传统的桥式两电平逆变电路，图1b所示为二极管中点箝位(英文：Neutral Point Clamped，缩写：NPC)三电平逆变电路。

对于传统两电平逆变电路和NPC三电平逆变电路，各自具备不同的损耗特性，当两者的总损耗相近时，两电平逆变电路相比于三电平逆变电路具有更低的导通损耗，而NPC三电平逆变电路比两电平逆变电路具有更低的开关损耗。这是由于在三电平逆变电路中，可采用低压的半导体开关器件，而低压器件开关特性优异，开关损耗低，但需要这些器件串联才能达到两电平电路的电压等级，而这些器件串联会造成较高的前向导通压降，如图2所示的曲线表明，当器件的前向电流相同时，1200V IGBT的导通压降(V1)明显低于两个650VIGBT串联的导通压降(V2)，从而两电平电路可实现更低的导通损耗。

综上所述，两电平逆变电路导通损耗低，而多电平逆变电路开关损耗低，因此为了进一步降低变流器的损耗，提升变流器功率密度和产品竞争力，在逆变器中可综合利用两种逆变电路的优点，提升变流器性能。

但是，结合两电平逆变电路和NPC三电平逆变电路后的电路半导体器件数量多，换流回路复杂，影响功率电路布局，另外，结合后的电路拓扑必须利用大容量电容实现直流母线电压分压以产生中点电压，而中点电压存在严重的电压波动，该电压波动会增加母线电容的电流纹波，导致母线电容发热，降低电容的使用寿命，影响变流器的长期可靠工作。

发明内容

本申请提供了一种变换电路，该电路属于一种混合型的三电平逆变电路拓扑，在此基础上本申请还提供了一种与之相配合的控制方法，以降低变流器的损耗，提升变流器性能。

第一方面，本申请提供了一种变换电路，所述电路包括：输入端子、输出端子和控制模块、以及由半导体开关器件构成的第一开关单元和第二开关单元；

所述输入端子包括直流母线正极端、直流母线负极端，所述输出端子包括交流输出端；

所述第一开关单元包括由第一开关、第二开关、第三开关、第四开关串联组成的第一换流桥臂和飞跨箝位电容，其中，所述第一换流桥臂的两端分别连接在所述直流母线的正极端和负极端，所述飞跨箝位电容的第一端连接在第一开关和第二开关的串联公共端，所述飞跨箝位电容的第二端连接在第三开关和第四开关的串联公共端，第二开关和第三开关的串联公共端构成所述第一开关单元的输出端；所述飞跨箝位电容用于实现对第二开关和第三开关的电压箝位，以避免各开关器件过压损坏；

所述第二开关单元包括由第五开关和第六开关组成的第二换流桥臂，所述第二换流桥臂的两端分别连接在所述直流母线的正极端和负极端，所述第五开关和第六开关的串联公共端连接在所述交流输出端；