本技術(shù)涉及電源，尤其涉及一種功率變換裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、逆變器的散熱是限制功率提升的主要因素，從源頭上來(lái)看，大功率逆變器的主要熱源為半導(dǎo)體器件通流時(shí)產(chǎn)生的損耗。此外，半導(dǎo)體器件的結(jié)溫通常不能超過(guò)其工作的上限閾值，否則有熱失效的風(fēng)險(xiǎn)?；诖丝芍?，損耗和結(jié)溫最高的半導(dǎo)體器件(即瓶頸開(kāi)關(guān)器件)限制了逆變器的輸出功率提升。因此，如何降低瓶頸開(kāi)關(guān)器件的損耗尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種功率變換裝置及其控制方法，可均衡瓶頸開(kāi)關(guān)管的損耗，從而有效降低瓶頸開(kāi)關(guān)管的損耗。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種功率變換裝置，該功率變換裝置包括直流端、至少兩個(gè)功率變換橋臂、控制器和交流端。其中，功率變換裝置的直流端用于連接直流源，功率變換裝置的交流端用于連接電網(wǎng)或負(fù)載。至少兩個(gè)功率變換橋臂用于將光伏組件或儲(chǔ)能電池輸出的直流電變換為交流電輸出給電網(wǎng)或負(fù)載?？刂破鳎糜谠诠β首儞Q裝置的交流端電流值大于電流閾值的情況下，說(shuō)明至少兩個(gè)功率變換橋臂中存在結(jié)溫較高的開(kāi)關(guān)管，則控制至少兩個(gè)功率變換橋臂中每個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波周期性地依次在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換。

3、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置通過(guò)控制各個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波周期性地依次在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換的方式，使得功率變換裝置中的瓶頸開(kāi)關(guān)管周期性地在至少兩個(gè)dpwm調(diào)制方式對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)瓶頸開(kāi)關(guān)管之間來(lái)回切換，從而縮短至少兩個(gè)dpwm調(diào)制方式對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)瓶頸開(kāi)關(guān)管中每個(gè)瓶頸開(kāi)關(guān)管的工作時(shí)長(zhǎng)，以降低上述至少兩個(gè)瓶頸開(kāi)關(guān)管中每個(gè)瓶頸開(kāi)關(guān)管的結(jié)溫，從而降低上述至少兩個(gè)瓶頸開(kāi)關(guān)管中每個(gè)瓶頸開(kāi)關(guān)管的損耗，以實(shí)現(xiàn)瓶頸開(kāi)關(guān)管的損耗均衡，進(jìn)而有利于提升功率變換裝置的最大輸出功率。其中，至少兩個(gè)dpwm調(diào)制方式與至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波一一對(duì)應(yīng)。

4、結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)施方式中，每個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波周期性地依次在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換的過(guò)程中存在多個(gè)切換時(shí)刻，并且，多個(gè)切換時(shí)刻中任意兩個(gè)相鄰切換時(shí)刻之間的時(shí)間間隔為n倍工頻周期，n為正整數(shù)。

5、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置通過(guò)控制每個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波周期性地依次在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換，并且，控制任意兩個(gè)相鄰切換時(shí)刻之間的時(shí)間間隔為電網(wǎng)的n倍工頻周期的方式，使得功率變換裝置中瓶頸開(kāi)關(guān)管的結(jié)溫降低為上述至少兩個(gè)dpwm調(diào)制方式對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)瓶頸開(kāi)關(guān)管的結(jié)溫的平均值，從而使得功率變換裝置中瓶頸開(kāi)關(guān)管的損耗降低為上述至少兩個(gè)dpwm調(diào)制方式對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)瓶頸開(kāi)關(guān)管的損耗的平均值，從而均衡瓶頸開(kāi)關(guān)管的損耗，使得瓶頸開(kāi)關(guān)管的損耗更低，進(jìn)而有利于進(jìn)一步提升功率變換裝置的最大輸出功率。此外，由于開(kāi)關(guān)管在整數(shù)倍的工頻周期內(nèi)的結(jié)溫或者損耗的計(jì)算難度要低于開(kāi)關(guān)管在非整數(shù)倍的工頻周期內(nèi)的結(jié)溫或者損耗的計(jì)算難度，因此，采用任意兩個(gè)相鄰切換時(shí)刻之間的時(shí)間間隔為n倍工頻周期的方式，還可降低功率變換裝置實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管損耗均衡的控制難度，有利于提高功率變換裝置的效率。

6、結(jié)合第一方面或者第一方面第一種可能的實(shí)施方式，在第二種可能的實(shí)施方式中，每個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波周期性地依次在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換的過(guò)程中存在多個(gè)切換時(shí)刻?？刂破鬟€用于在控制每個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波周期性地依次在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換的過(guò)程中，控制多個(gè)切換時(shí)刻中任一切換時(shí)刻前后的兩個(gè)不連續(xù)脈寬調(diào)制波的幅值在任一切換時(shí)刻相同。

7、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置在控制每個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換的過(guò)程中，通過(guò)控制同一切換時(shí)刻前后的兩個(gè)不連續(xù)脈寬調(diào)制波的幅值在同一切換時(shí)刻相同，可保證切換前后的兩個(gè)不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間是連續(xù)的，從而可使功率變換裝置在至少兩個(gè)dpwm調(diào)制方式中切換時(shí)實(shí)現(xiàn)平滑切換，進(jìn)而提高功率變換裝置的穩(wěn)定性。

8、結(jié)合第一方面至第一方面第二種可能的實(shí)施方式中的任一種，在第三種可能的實(shí)施方式中，功率變換裝置還包括正直流母線、負(fù)直流母線、正母線電容和負(fù)母線電容，功率變換裝置的交流端包括三相交流端，至少兩個(gè)功率變換橋臂包括三個(gè)功率變換橋臂，每個(gè)功率變換橋臂包括第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)鉗位二極管。其中，正母線電容與負(fù)母線電容串聯(lián)在正直流母線和負(fù)直流母線之間，正直流母線和負(fù)直流母線連接在功率變換裝置的直流端與三個(gè)功率變換橋臂之間。每個(gè)功率變換橋臂的第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管依次串聯(lián)在正直流母線與負(fù)直流母線之間，三個(gè)功率變換橋臂的第二開(kāi)關(guān)管與第三開(kāi)關(guān)管的連接處分別連接三相交流端。每個(gè)功率變換橋臂的兩個(gè)鉗位二極管串聯(lián)在每個(gè)功率變換橋臂的第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管的連接處與每個(gè)功率變換橋臂的第三開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管的連接處之間，每個(gè)功率變換橋臂的兩個(gè)鉗位二極管的連接處連接正母線電容和負(fù)母線電容的連接處。

9、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置為三相三線的anpc三電平功率變換裝置。

10、結(jié)合第一方面至第一方面第二種可能的實(shí)施方式中的任一種，在第四種可能的實(shí)施方式中，功率變換裝置還包括正直流母線、負(fù)直流母線、正母線電容和負(fù)母線電容，功率變換裝置的交流端包括三相交流端，至少兩個(gè)功率變換橋臂包括三個(gè)功率變換橋臂，每個(gè)功率變換橋臂包括第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管。其中，正母線電容與負(fù)母線電容串聯(lián)在正直流母線和負(fù)直流母線之間，正直流母線和負(fù)直流母線連接在功率變換裝置的直流端與三個(gè)功率變換橋臂之間。每個(gè)功率變換橋臂的第一開(kāi)關(guān)管與第二開(kāi)關(guān)管串聯(lián)在正直流母線與負(fù)直流母線之間，三個(gè)功率變換橋臂中第一開(kāi)關(guān)管與第二開(kāi)關(guān)管的連接處分別連接三相交流端。每個(gè)功率變換橋臂的第三開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管反向串聯(lián)在每個(gè)功率變換橋臂的第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管的連接處與正母線電容和負(fù)母線電容的連接處之間。

11、在本實(shí)施方式中，功率變換裝置為三相三線的t型三電平功率變換裝置。

12、第二方面，本技術(shù)提供了一種功率變換裝置的控制方法，應(yīng)用于功率變換裝置，該功率變換裝置包括直流端、至少兩個(gè)功率變換橋臂和交流端，其中，功率變換裝置的直流端用于連接光伏組件或儲(chǔ)能電池，功率變換裝置的交流端用于連接電網(wǎng)或負(fù)載；至少兩個(gè)功率變換橋臂用于將光伏組件或儲(chǔ)能電池輸出的直流電變換為交流電輸出給電網(wǎng)或負(fù)載。該方法包括：在功率變換裝置的交流端電流值大于電流閾值的情況下，控制至少兩個(gè)功率變換橋臂中每個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波周期性地依次在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換。

13、結(jié)合第二方面，在第一種可能的實(shí)施方式中，每個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波周期性地依次在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換的過(guò)程中存在多個(gè)切換時(shí)刻，并且，多個(gè)切換時(shí)刻中任意兩個(gè)相鄰切換時(shí)刻之間的時(shí)間間隔為n倍工頻周期，n為正整數(shù)。

14、結(jié)合第二方面或者第二方面第一種可能的實(shí)施方式，在第二種可能的實(shí)施方式中，每個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波周期性地依次在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換的過(guò)程中存在多個(gè)切換時(shí)刻。功率變換裝置還在控制每個(gè)功率變換橋臂的調(diào)制波周期性地依次在至少兩個(gè)不同的不連續(xù)脈寬調(diào)制波之間切換的過(guò)程中，控制多個(gè)切換時(shí)刻中任一切換時(shí)刻前后的兩個(gè)不連續(xù)脈寬調(diào)制波的幅值在任一切換時(shí)刻相同。

15、應(yīng)理解的是，本技術(shù)上述多個(gè)方面的實(shí)現(xiàn)和有益效果可互相參考。