[发明专利]低电压穿越条件下三电平逆变器中点平衡控制方法及系统

说明书

本公开提供了一种低电压穿越条件下三电平逆变器中点平衡控制方法及系统，根据中点电位、三相电流方向及设定的中点电位阈值的关系进行第一矢量选择；根据参考电压与第一、第二、第三和零矢量的关系建立伏秒平衡方程，根据中点电位偏差与小矢量的关系建立中点电位平衡方程，通过求解伏秒平衡与中点电位平衡方程，得到各个矢量的占空比；根据开关损耗最小的原则重新排列各个矢量的开关作用顺序，形成开关序列；构造价值函数，选择使价值函数最小的开关序列，驱动开关管的动作；本公开得到的三电平逆变器共模电压为直流侧电压的六分之一，降低了系统的漏电流和电磁干扰，降低了开关损耗，并保证电压发生偏移和震荡时，中点电位快速恢复，保持平衡。

技术领域

本公开涉及逆变器中点平衡控制技术领域，特别涉及一种低电压穿越条件下三电平逆变器中点平衡控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

近年来，逆变器在光伏、UPS(不间断电源)、电能治理中发挥着越来越重要的作用，其中三电平技术较于两电平有更高的功率等级、更小的谐波含量，因而得到广泛研究。T型三电平具有功率损耗小，转换效率高，硬件成本低等优势，成为光伏发电等低压并网系统能量变换的首选。

随着光伏渗透的提高，其对电网的影响日益增大，另外当电网发生故障导致电压跌落时，在特定的时间间隔和电压暂降区域内，光伏系统必须不脱网保持连续运行，并向电网发送无功功率以支持电网恢复，直到电网恢复正常，逆变器具有这种低电压穿越能力已经成为光伏入网的必备条件。常见的电网电压跌落类型有三种，分别是三相平衡跌落(A型跌落)、单相跌落(B型跌落)和两相跌落(E型跌落)。

根据电网对光伏逆变器低电压穿越的要求，逆变器在低电压穿越期间必须向电网传输一定的无功功率。这导致逆变器运行的功率因数降低，三电平逆变器直流侧中点电位振荡增大。此外，电网电压不平衡的跌落引起逆变器输出存在负序分量，加剧中点振荡。过大的直流侧中点电压振荡不仅增大逆变器输出电流谐波，还导致某个直流侧电容电压过高而损坏，开关器件耐压不平衡，缩短开关管寿命，还降低系统稳定性。因此，低电压穿越条件下逆变器直流侧中点电位的控制尤为重要。

本公开发明人发现，常用的中点平衡控制方法包括共模电压注入法、滞环控制法和中点电压调节器法，上述方法在功率因数较高的场合下适用性良好，但是在低电压穿越这种低功率系数需要逆变器向电网输送无功功率的场合，难以实现中点平衡控制，造成系统不稳定。虚拟矢量法可以实现低功率因数条件下逆变器直流侧中点电位振荡的有效抑制，但是其开关损耗大，系统效率低。现有技术中缺乏在非隔离型三电平逆变器运行于低电压穿越的工况时用于抑制中点平衡与共模电压及降低开关损耗有效控制方法。

同时，非隔离型三电平逆变器具有成本低，功率密度高的优势得到广泛应用，但是由于无变压器隔离，三电平逆变器是无隔离接入电网，光伏阵列与电网系统存在电气连接，光伏板寄生电容的存在，引起了对地漏电流问题，甚至触发停机保护。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种低电压穿越条件下三电平逆变器中点平衡控制方法及系统，实现了逆变器低电压穿越运行工况下直流侧中点电压振荡与共模电压的抑制及开关损耗降低；同时，在电网发生跌落时，还具有保证中点电位平衡的功能。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种低电压穿越条件下三电平逆变器中点平衡控制方法。

一种低电压穿越条件下三电平逆变器中点平衡控制方法，包括以下步骤：

获取三电平逆变器直流侧两电容的电压差作为中点电位；

根据中点电位、三相电流方向及设定的中点电位阈值的关系进行第一矢量选择，此时可能得到多个第一矢量；