專利名稱：混合控制級聯(lián)多電平逆變器的控制方法和多電平逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及級聯(lián)多電平逆變技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合控制級聯(lián)多電平逆變器 的控制方法和多電平逆變器。
背景技術(shù)：
目前，在中高壓大功率逆變器裝置中，主要有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式二極管鉗位式多 電平逆變器(NPC)、飛跨電容式多電平逆變器(FC)、級聯(lián)多電平逆變器(Cascaded)。其中， 級聯(lián)多電平逆變器具有以下優(yōu)點，功率開關(guān)管應(yīng)力低、輸出電壓諧波含量小、諧波次數(shù)高 等，而且實現(xiàn)輸出相同電平數(shù)所需器件最少，不存在直流側(cè)電容不均壓等問題，可靠性高， 是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、燃料電池等輸出或并網(wǎng)逆變器的首選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的級聯(lián)多電平逆變器的控制方法比較多，可以分為兩大類一是利用階梯波 算法控制級聯(lián)單元，它包括有低次諧波含量最小法、指定諧波消除法等；二是瞬時值反饋 算法控制級聯(lián)單元，調(diào)制方式為脈寬調(diào)制法(PWM)，它包括消諧波法(SHPWM)、開關(guān)頻率優(yōu) 化法(SFOPWM)、相移脈寬調(diào)制法(PSPWM)、空間矢量調(diào)制方法(SVPWM)、正弦波脈寬調(diào)制法 (SPWM, Sine Pulse-Width Modulation)以及脈沖幅值調(diào)制法(PAM)等。階梯波算法的優(yōu) 點是開關(guān)器件工作在調(diào)制波(工頻)頻率，開關(guān)頻率低，效率高，它的缺點是需要通過調(diào)節(jié) 直流電壓來調(diào)節(jié)輸出功率，系統(tǒng)比較復(fù)雜。而瞬時值反饋算法的優(yōu)點是可以通過脈寬或橋 臂間相移調(diào)節(jié)輸出功率，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，輸出波形質(zhì)量好，它的不足之處是開關(guān)器件工作頻 率較高(載波)，開關(guān)損耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種混合控制級聯(lián)多電平逆變器的控制方法和多電平逆變器，其可減 小工作頻率，降低開關(guān)損耗，提高逆變器轉(zhuǎn)換效率，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。階梯波與瞬時值反饋混合控制級聯(lián)多電平逆變器的控制方法，包括步驟A，利用階梯波算法控制N組光伏電池，包括步驟Al.獲取N組光伏電池的輸出電壓，得到第1，2，…，i，…，N個輸出電壓；步驟A2.計算第1，2，…， ，···，Ν個輸出電壓的導(dǎo)通角θ /，θ2'，…，θ/，…，
V
權(quán)利要求
1.階梯波與瞬時值反饋混合控制級聯(lián)多電平逆變器的控制方法，其特征在于，包括 步驟A，利用階梯波算法控制N組光伏電池，包括步驟Al.獲取N組光伏電池的輸出電壓，得到第1，2，…，i，…，N個輸出電壓； 步驟A2.計算第1，2，…，i，…，N個輸出電壓的導(dǎo)通角Θ/，θ2'，…，Θ/，·
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯波與瞬時值反饋混合控制級聯(lián)多電平逆變器的控制方 法，其特征在于，所述N組光伏電池的輸出電壓均為^cl，所述m組光伏電池的輸出電壓均為 Udc2，步驟C之后進(jìn)一步包括步驟D 所述階梯波輸出電壓的表達(dá)式為 4(7 ι
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯波與瞬時值反饋混合控制級聯(lián)多電平逆變器的控制方 法，其特征在于，所述N組光伏電池的輸出電壓均為^cl，所述m組光伏電池的輸出電壓均為 Udc2，步驟C之后進(jìn)一步包括步驟D 所述階梯波輸出電壓的表達(dá)式為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯波與瞬時值反饋混合控制級聯(lián)多電平逆變器的控制方 法，其特征在于，所述N組光伏電池的輸出電壓均為dc;1，所述m組光伏電池的輸出電壓均為 Udc2，步驟C之后進(jìn)一步包括步驟D 所述階梯波輸出電壓的表達(dá)式為
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任意一項所述的階梯波與瞬時值反饋混合控制級聯(lián)多電平逆變 器的控制方法，其特征在于，所述調(diào)整光伏電池的輸出電壓具體為調(diào)整N組光伏電池的輸 出電壓Udcl和/或m組光伏電池的輸出電壓Udc2。
6.一種階梯波級聯(lián)多電平逆變器，其特征在于，包括階梯波算法控制單元，用于利用階梯波算法控制N組光伏電池，控制過程包括 步驟Al.獲取N組光伏電池的輸出電壓，得到第1，2，…，i，…，N個輸出電壓； 步驟A2.計算第1，2，…，i，…，N個輸出電壓的導(dǎo)通角θ/ , Θ'，…，θ ‘，…，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的階梯波級聯(lián)多電平逆變器，其特征在于，所述N組光伏電池的 輸出電壓均為^kl，所述m組光伏電池的輸出電壓均為Udc2 ；進(jìn)一步包括輸出電壓調(diào)整單元，用于調(diào)整輸出電壓，調(diào)整過程包括 所述階梯波輸出電壓的表達(dá)式為
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的階梯波級聯(lián)多電平逆變器，其特征在于，所述N組光伏電池的 輸出電壓均為，所述m組光伏電池的輸出電壓均為Udc2 ；進(jìn)一步包括輸出電壓調(diào)整單元，用于調(diào)整輸出電壓，調(diào)整過程包括
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的階梯波級聯(lián)多電平逆變器，其特征在于，所述N組光伏電池的輸出電壓均為Udcl，所述m組光伏電池的輸出電壓均為Ud。2 ；進(jìn)一步包括輸出電壓調(diào)整單元，用于調(diào)整輸出電壓，調(diào)整過程包括
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任意一項所述的階梯波級聯(lián)多電平逆變器，其特征在于 所述調(diào)整光伏電池的輸出電壓具體為調(diào)整N組光伏電池的輸出電壓Udcl和/或m組 光伏電池的輸出電壓Ud。2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合控制級聯(lián)多電平逆變器的控制方法和多電平逆變器。控制方法包括，獲取N組光伏電池的輸出電壓，得到第1，2，…，i，…，N個輸出電壓，計算第1，2，…，i，…，N個輸出電壓的導(dǎo)通角θ1′，θ2′，…，θi′，…，θN′，向上取整數(shù)得到θ1，θ2，…，θi，…，θN，利用導(dǎo)通角θ1，θ2，…，θi，…，θN，分別控制第1，2，…，i，…，N個輸出電壓的導(dǎo)通，利用階梯波算法得到階梯波輸出電壓；獲得m組光伏電池的輸出電壓，利用瞬時值反饋算法得到瞬時值反饋輸出電壓；將階梯波輸出電壓和瞬時值反饋輸出電壓串聯(lián)疊加，形成總輸出電壓，實現(xiàn)直流多電平輸入變成交流電平輸出。本方案可以減小工作頻率，有利于提高逆變器的轉(zhuǎn)換效率，減少電磁干擾，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號H02M7/48GK102082523SQ20091019418
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者宋慶國, 徐海波, 朱忠尼, 陳元娣 申請人:廣東易事特電源股份有限公司