[发明专利]三电平变流器、电力变换装置及零序电流抑制方法

说明书

本发明公开了一种三电平变流器、电力变换装置及零序电流抑制方法，三电平变流器包括N台两电平变流器；每台两电平变流器包括交流输入端、第一直流输出端和第二直流输出端，第一直流输出端的电势值大于第二直流输出端的电势值；第一变流器的第一直流输出端作为第一输出端；第N变流器的第二直流输出端作为第二输出端；任意相邻的两个两电平变流器中对地相对电压值较高的两电平变流器的第二直流输出端与对地相对电压值较低的两电平变流器的第一直流输出端连接。N为大于1的偶数，第N/2串联输出端作为直流中位端。本发明中三电平变流器包含一个相对电位可控的直流中位端，通过控制直流中位端输出电势值实现了零序电流抑制。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种三电平变流器、电力变换装置及零序电流抑制方法。

背景技术

随着发电设备功率等级的不断上升，设备厂家多采用将2～3台变流器并联运行的方式提高设备总体功率等级。发电设备中采样零飘和脉宽调制方式都会造成变流器的零序(共模)电流过大、振荡、甚至失控的问题。由于零序电流不产生有功功率而电流却实际存在，加大了设备的损耗，降低了设备的效率。三电平变流器由于拓扑中包含一个电位中性点且相对电位可控，从而可以对零序电流进行有效控制。但是三电平变流器劣势也十分明显，存在功率开关管数量过多、调制算法复杂、电路功率器件多等问题。两电平变流器通常在线缆上增加磁环来抑制零序电流，导致成本增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中两电平变流器并联造成的变流器设备间的严重的零序电流及抑制零序电流成本高的缺陷，提供一种三电平变流器、电力变换装置及零序电流抑制方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种三电平变流器，包括第一输出端、第二输出端和直流中位端，所述三电平变流器还包括N台两电平变流器；

每台所述两电平变流器包括交流输入端、第一直流输出端和第二直流输出端，所述第一直流输出端的电势值大于所述第二直流输出端的电势值；

N台所述两电平变流器按照对地相对电压值从高到低排列为第一变流器到第N变流器；

所述第一变流器的第一直流输出端作为所述第一输出端；

所述第N变流器的第二直流输出端作为所述第二输出端；

从所述第一变流器到所述第N变流器，任意相邻的两个所述两电平变流器中对地相对电压值较高的所述两电平变流器的所述第二直流输出端与对地相对电压值较低的所述两电平变流器的所述第一直流输出端连接，以形成第一串联输出端到第N-1串联输出端；

N为大于1的偶数，第N/2串联输出端作为所述直流中位端；

或，

N为大于1的奇数，所述三电平变流器还包括第一电容和第二电容；所述第一电容的一端与第(N-1)/2串联输出端连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与第(N+1)/2串联输出端连接；所述第一电容和所述第二电容的连接点作为所述直流中位端。

在本方案中，通过上述方式改变现有的两台两电平变流器的电力拓扑结构，在交流额定电压不改变，功率开关管数量不改变的情况下设计出三电平变流器，该三电平变流器包含一个相对电位可控的中性点，即直流中位端，可以对零序(共模)电流进行有效控制，节省了功率开关管的数量，简化控制过程。

较佳地，N等于2；

两台所述两电平变流器按照对地相对电压值排列形成第一变流器和第二变流器；

所述第一变流器的第一直流输出端作为所述第一输出端；

所述第二变流器的第二直流输出端作为所述第二输出端；