[发明专利]三电平逆变器的中点平衡电路、控制方法、电力电子设备

说明书

本申请公开一种三电平逆变器的中点平衡电路及其控制方法、电力电子设备，所述三电平逆变器包括正直流母线、负直流母线以及直流母线中点；所述中点平衡电路包括逆变桥电路和耦合电感；所述逆变桥电路包括n个桥臂，所述耦合电感具有n个输入端和n个输出端；所述n个桥臂并联连接在所述正直流母线和所述负直流母线之间，所述n个桥臂的所有输出端分别与所述耦合电感的n个输入端一一对应连接，所述耦合电感的n个输出端连接在一起之后与所述直流母线中点连接。本申请通过中点平衡电路，在保证三电平逆变器的中点电压平衡的基础上，能够降低电感成本，提升了产品的竞争力。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三电平逆变器的中点平衡电路及其控制方法、电力电子设备。

背景技术

随着光伏、风电等新能源行业的发展，作为新能源系统能量变换的核心部件，变流器的容量和耐压等级越来越高，传统的两电平拓扑由于功率器件耐压等级与成本的原因越来越不能满足现在的需求，因此三电平技术越来越多被应用到。

然而三电平结构存在中点电压不平衡的固有问题，直接影响了交流侧输出波形，并对功率器件耐压提出了挑战。目前已有的中点电压平衡方法主要分为调制算法平衡和硬件电路平衡，两种方法都各有其优缺点：

调制算法平衡多为小矢量平衡法，但该方法会影响七段式SVPWM的阶梯波，在扰动较大的情况下难以达到理想的平衡效果，并可能增加并网谐波含量；另外采用该方案后也无法应用五段式DPWM，也无法降低功率器件的开关损耗。

硬件电路平衡多通过电感直接对直流侧电容进行充放电，效果比调制算法平衡稳定，但是其电感多采用单相电感，成本偏高。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种三电平逆变器的中点平衡电路及其控制方法、电力电子设备，旨在解决三电平逆变器的中点电压不平衡的问题。

根据本申请的一个方面，提供一种三电平逆变器的中点平衡电路，所述三电平逆变器包括正直流母线、负直流母线以及直流母线中点；所述中点平衡电路包括逆变桥电路和耦合电感；

所述逆变桥电路包括n个桥臂，所述耦合电感具有n个输入端和n个输出端；

所述n个桥臂并联连接在所述正直流母线和所述负直流母线之间，所述n个桥臂的所有输出端分别与所述耦合电感的n个输入端一一对应连接，所述耦合电感的n个输出端连接在一起之后与所述直流母线中点连接。

根据本申请的另一个方面，提供一种电力电子设备，所述电力电子设备包括所述的三电平逆变器的中点平衡电路。

根据本申请的另一个方面，提供一种三电平逆变器的中点平衡电路的控制方法，所述方法包括：

根据三电平逆变器的直流母线中点电压的大小，确定逆变桥电路的发波电压。

本申请实施例的一种三电平逆变器的中点平衡电路及其控制方法、电力电子设备，通过中点平衡电路，在保证三电平逆变器的中点电压平衡的基础上，能够降低电感成本，提升了产品的竞争力。

附图说明

图1为本申请实施例提供的三电平逆变器及其中点平衡电路示意图；

图2为本申请实施例提供的一种三电平逆变器的中点平衡电路示意图；

图3为本申请实施例提供的三电平逆变器的中点平衡电路中耦合电感的等效示意图；

图4为本申请实施例提供的中点平衡电路的第一电流路径示意图；

图5为本申请实施例提供的中点平衡电路的第二电流路径示意图；

图6为本申请实施例提供的中点平衡电路的第三电流路径示意图；

图7为本申请实施例提供的中点平衡电路的第四电流路径示意图；