五电平逆变器的工作模式切换方法和装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了五电平逆变器的工作模式切换方法和装置，其中该方法包括：确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当前采用的所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；当工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值时，将五电平逆变器从当前采用的所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式，以降低切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的温升。
【专利说明】五电平逆变器的工作模式切换方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏发电【技术领域】，更具体地说，涉及五电平逆变器的工作模式切换方法和装置。
【背景技术】
[0002]图1所示五电平逆变器10的直流侧接光伏阵列20，用以接收直流PV输入电压，其网侧输出经滤波器30滤波、变压器40升压后送入电网。所述PV输入电压跨接在电容Cl的正极和电容C2的负极，其上电压大小分别为VlPos和VINeg，同时所述PV输入电压分别经两路Boost电路升压后跨接在母线电容C3的正极和母线电容C4的负极，其上电压大小分别为V2Pos和V2Neg。在不同的开关管开通状态组合下，五电平逆变器10交替输出+VlPos (即 +1 电平),-VlNeg (即-1 电平)、+V2Pos (即 +2 电平)、-V2Neg (即-2 电平)以及母线中点对应的零电平。
[0003]当所述PV输入电压高于五电平逆变器10并网所需的桥臂线电压峰值时，五电平逆变器10自动从五电平工作模式切换到三电平工作模式。但由于此时母线电压过高、网侧输出电平减少，因此切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的损耗会显著增加，致使其温升过高，可能触发模块过温保护，且模块使用寿命也会大大降低。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供五电平逆变器的工作模式切换方法和装置，以降低切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的温升，从而避免因触发模块过温保护造成五电平逆变器停机，同时延长模块的使用寿命。
[0005]一种五电平逆变器的工作模式切换方法，包括:
[0006]确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；
[0007]五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
[0008]当工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。
[0009]其中，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式；
[0010]其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出+1、-1、+2、-2和O五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出O电平时对应导通的开关管。
[0011]其中，所述工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第一开关管或所述第二开关管的结温、所述第一开关管或所述第二开关管的基板温度、所述第一开关管或所述第二开关管的散热器温度、所述第一开关管或所述第二开关管的I2t计算值，以及所述第一开关管或所述第二开关管的持续工作时间；
[0012]所述工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第四开关管或所述第五开关管的结温、所述第四开关管或所述第五开关管的基板温度、所述第四开关管或所述第五开关管的散热器温度、所述第四开关管或所述第五开关管的I2t计算值，以及所述第四开关管或所述第五开关管的持续工作时间。
[0013]一种五电平逆变器的工作模式切换方法，包括:
[0014]确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；
[0015]五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式，以及当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第四预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式；
[0016]当工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第五预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式，以及当工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第六预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。
[0017]其中，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式；
[0018]其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出+1、-1、+2、-2和O五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出O电平时对应导通的开关管。
[0019]其中，所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第一开关管的结温、所述第一开关管的基板温度、所述第一开关管的散热器温度、所述第一开关管的I2t计算值，以及所述第一开关管的持续工作时间；
[0020]所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管温升超过第四预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第二开关管的结温、所述第二开关管的基板温度、所述第二开关管的散热器温度、所述第二开关管的I2t计算值，以及所述第二开关管的持续工作时间；
[0021]所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管温升超过第五预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第四开关管的结温、所述第四开关管的基板温度、所述第四开关管的散热器温度、所述第四开关管的I2t计算值，以及所述第四开关管的持续工作时间；
[0022]所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第六预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第五开关管的结温、所述第五开关管的基板温度、所述第五开关管的散热器温度、所述第五开关管的i2t计算值，以及所述第五开关管的持续工作时间。
[0023]一种五电平逆变器的工作模式切换装置，包括:
[0024]第一处理单兀，用于确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；
[0025]第二处理单元，用于在五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
[0026]以及第三处理单元，用于在工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。
[0027]其中，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式；
[0028]其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出+1、-1、+2、-2和O五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出O电平时对应导通的开关管。
[0029]一种五电平逆变器的工作模式切换装置，包括:
[0030]第一处理单兀，用于确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；
[0031]第二处理单元，用于在五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
[0032]第三处理单元，用于在工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第四预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式；
[0033]第四处理单元，用于在工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第五预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
[0034]以及第五处理单元，用于在工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第六预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。
[0035]其中，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式；
[0036]其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出+1、-1、+2、-2和O五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出O电平时对应导通的开关管。
[0037]从上述的技术方案可以看出，本发明在五电平逆变器的PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，控制五电平逆变器在两种三电平工作模式间切换运行，对应的开关管交替工作，使得损耗分摊到两组开关管上，因此减小了任一组开关管的最高温升，降低了其散热成本，延长了模块使用寿命，进而提高了五电平逆变器运行的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0039]图1为现有技术公开的一种光伏系统结构不意图；
[0040]图2为本发明实施例公开的一种五电平逆变器的工作模式切换方法流程图；
[0041]图3为本发明实施例公开的又一种五电平逆变器的工作模式切换方法流程图；
[0042]图4为本发明实施例公开的一种五电平逆变器的工作模式切换装置结构示意图；
[0043]图5为本发明实施例公开的又一种五电平逆变器的工作模式切换装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0044]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045]参见图2，本发明实施例公开了一种五电平逆变器的工作模式切换方法，以降低切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的温升，从而避免因触发模块过温保护造成五电平逆变器停机，同时延长模块的使用寿命，包括:
[0046]步骤200:确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；
[0047]步骤201:判断五电平逆变器是否已切换到所述第一种三电平工作模式；若是，进入步骤202，否则返回步骤201 ；
[0048]步骤202:判断工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升是否超过第一预设值，若超过所述第一预设值，进入步骤203，否则，返回步骤202 ；
[0049]步骤203:将五电平逆变器从当前采用的第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
[0050]步骤204:判断工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升是否超过第二预设值，若超过所述第二预设值，进入步骤205，否则，返回步骤204 ；
[0051]步骤205:将五电平逆变器从当前采用的第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式，之后返回步骤202。
[0052]下面，结合图1，对本实施例所述的技术方案进行详述。
[0053]仍参见图1，正常情况下，五电平逆变器10工作在五电平工作模式，S卩，五电平逆变器10在不同的开关管开通状态组合下交替输出+1、-1、+2、-2和O五个电平，取值依次为+VIPos、-VlNeg, +V2Pos、-V2Neg和O。具体的，当连接光伏阵列20的正PV输入电压与网侧的开关管SlPos导通时，对应输出+VlPos (即+1电平)；当连接光伏阵列20的负PV输入电压与网侧的开关管SlNeg导通时，对应输出-VlNeg(即-1电平)；当连接母线中点与网侧的开关管SO导通时，对应输出O电平；当连接第一路Boost电路50与网侧的开关管S2Pos导通时，对应输出+V2Pos (即+2电平)；当连接第二路Boost电路60与网侧的开关管S2Neg导通时，对应输出-V2Neg(即_2电平)。在下文描述中，本实施例均用S2Pos表示输出+2电平时对应导通的第一开关管，用S2Neg表示输出-2电平时对应导通的第二开关管，用SO表示输出O电平时对应导通的第三开关管，用SlPos表示输出+1电平时对应导通的第四开关管，用SlNeg表示输出-1电平时对应导通的第五开关管。
[0054]五电平逆变器10在所述PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，自动从五电平工作模式切换到三电平工作模式。而五电平逆变器10在三电平工作模式下共存在两种工作方式，一是将SlPos和SlNeg关断，控制S0、S2Pos以及S2Neg交替工作的模式，二是将S2Pos和S2Neg关断，控制SO、SlPos和SlNeg交替工作的模式。
[0055]由于五电平逆变器10此时的母线电压过高，而其切换至任一种三电平工作模式后网侧输出电平减少，因此SIPos、SlNeg和SO (或S2Pos、S2Neg和SO)的损耗相比切换前显著增加，致使温升过高，可能触发模块过温保护，且模块使用寿命也会大幅降低。为解决该问题，本实施例在五电平逆变器10的PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，控制五电平逆变器10在两种三电平工作模式间切换运行，避免了仅采用一种三电平工作模式时S2P0s/S2Neg长期工作温升过高，或者仅采用另一种三电平工作模式时SIPos/SlNeg长期工作温升过高，由于损耗在S2Pos/S2Neg和SIPos/SlNeg间分摊，因此减少了 S2Pos/S2Neg和SIPos/SlNeg的最高温升，延长了 S2Pos/S2Neg和SIPos/SlNeg的使用寿命。
[0056]其中，针对由SlPos、SlNeg和SO交替工作对应的三电平工作模式，以及由S2Pos、S2Neg和SO交替工作对应的三电平工作模式，考虑到后者开关管损耗更低，因此以后者作为首选，即:以由S2P0s、S2Neg和SO交替工作对应的模式作为第一种三电平工作模式，以由SIPos, SlNeg和SO交替工作对应的模式作为第二种三电平工作模式。
[0057]步骤202和步骤204即为两种三电平工作模式切换工作时分别需要满足的切换条件，具体地:
[0058]I)所述工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值:S2Pos或S2Neg的结温、S2Pos或S2Neg的基板温度、S2Pos或S2Neg的散热器温度、S2Pos或S2Neg的I2t计算值，以及S2Pos或S2Neg的持续工作时间；
[0059]2)所述工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值=SlPos或SlNeg的结温、SlPos或SlNeg的基板温度、SlPos或SlNeg的散热器温度、SlPos或SlNeg的I2t计算值，以及SlPos或SlNeg的持续工作时间。
[0060]其中，I2t，即热累积，表示电流平方在单位时间内的积分，物理意义是在单位导体中产生的热量。
[0061]可见，本实施例在五电平逆变器10的PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，控制五电平逆变器10在两种三电平工作模式间切换运行，对应的开关管交替工作，使得损耗分摊到两组开关管上，因此减小了任一组开关管的最高温升，降低了其散热成本，延长了其使用寿命，进而提高了五电平逆变器10运行的可靠性。
[0062]参见图3，本发明实施例还公开了又一种五电平逆变器的工作模式切换方法，以降低切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的温升，包括:
[0063]步骤300:确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；
[0064]步骤301:判断五电平逆变器是否已切换到所述第一种三电平工作模式；若是，进入步骤302，否则返回步骤301 ；
[0065]步骤302:判断五电平逆变器的单相桥臂输出电压是否处于正半周期，若是，进入步骤303 ;否则，进入步骤307 ；
[0066]步骤303:判断工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升是否超过第三预设值，若超过所述第三预设值，进入步骤304 ;否则返回步骤303 ；
[0067]步骤304:将五电平逆变器从当前采用的第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
[0068]步骤305:判断工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升是否超过第四预设值，若超过所述第四预设值，进入步骤306 ;否则返回步骤305 ；
[0069]步骤306:将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式；之后返回步骤302 ；
[0070]步骤307:判断工作在所述第一种三电平工作模式下的开关管的温升是否超过第五预设值，若超过所述第五预设值，进入步骤308 ;否则返回步骤307 ；
[0071]步骤308:将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
[0072]步骤309:判断工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升是否超过第六预设值，若超过所述第六预设值，进入步骤310 ;否则返回步骤309 ；
[0073]步骤310:将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式；之后返回步骤302。
[0074]其中，考虑到相较于由SlPos、SlNeg和SO交替工作的三电平工作模式，由S2Pos、S2Neg和SO交替工作的三电平工作模式对应的开关管温升更低，因此选取后者作为第一种三电平工作模式。步骤302、步骤303、步骤305、步骤307、步骤309构成了两种三电平工作模式切换工作时需要满足的切换条件，具体地:
[0075]I)工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值:S2Pos的结温、S2Pos的基板温度、S2Pos的散热器温度、S2Pos的I2t计算值，以及S2Pos的持续工作时间；
[0076]2)工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第四预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值:S2Neg的结温、S2Neg的基板温度、S2Neg的散热器温度、S2Neg的I2t计算值，以及S2Neg的持续工作时间；
[0077]3)工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第五预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值=SlPos的结温、SlPos的基板温度、SlPos的散热器温度、SlPos的I2t计算值，以及SlPos的持续工作时间；
[0078]4)工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第六预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值=SlNeg的结温、SlNeg的基板温度、SlNeg的散热器温度、SlNeg的I2t计算值，以及SlNeg的持续工作时间。
[0079]相较于上一实施例，本实施例以五电平逆变器10在某相桥臂输出电压的半个周期作为一个时间单位，来关注其在该相桥臂输出电压的正半波或负半波内的两种三电平工作模式间的相互切换，此时，每次切换仅需考量I个开关管的温升即可，更方便计算。
[0080]参见图4，本发明实施例还公开了一种五电平逆变器的工作模式切换装置，以降低切换工作模式后仍处于工作状态的开关管的温升，包括:
[0081 ] 第一处理单元401，用于确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；
[0082]第二处理单元402，用于在五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
[0083]以及第三处理单元403，用于在工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。
[0084]作为优选，以由S2Pos、S2Neg和SO交替工作对应的模式作为第一种三电平工作模式，以由SIPos、SlNeg和SO交替工作对应的模式作为第二种三电平工作模式。
[0085]参见图5，本发明实施例还公开了又一种五电平逆变器的工作模式切换装置，包括:
[0086]第一处理单元501，用于确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式；
[0087]第二处理单元502，用于在五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
[0088]第三处理单元503，用于在工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第四预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式；
[0089]第四处理单元504，用于在工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第五预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式；
[0090]以及第五处理单元505，用于在工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第六预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。
[0091]作为优选，仍以由S2Pos、S2Neg和SO交替工作对应的模式作为第一种三电平工作模式，以由SIPos、SlNeg和SO交替工作对应的模式作为第二种三电平工作模式。
[0092]综上所述，本发明在五电平逆变器的PV输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，控制五电平逆变器在两种三电平工作模式间切换运行，对应的开关管交替工作，使得损耗分摊到两组开关管上，因此减小了任一组开关管的最高温升，降低了其散热成本，延长了其使用寿命，进而提高了五电平逆变器运行的可靠性。
[0093]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0094]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种五电平逆变器的工作模式切换方法，其特征在于，包括: 确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式； 五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当前采用的所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式； 当工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值时，将五电平逆变器从当前采用的所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式； 其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出—1、-1、—2、-2和0五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出0电平时对应导通的开关管。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 所述工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第一开关管或所述第二开关管的结温、所述第一开关管或所述第二开关管的基板温度、所述第一开关管或所述第二开关管的散热器温度、所述第一开关管或所述第二开关管的计算值，以及所述第一开关管或所述第二开关管的持续工作时间； 所述工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值是指，以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第四开关管或所述第五开关管的结温、所述第四开关管或所述第五开关管的基板温度、所述第四开关管或所述第五开关管的散热器温度、所述第四开关管或所述第五开关管的计算值，以及所述第四开关管或所述第五开关管的持续工作时间。
4.一种五电平逆变器的工作模式切换方法，其特征在于，包括: 确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式； 五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式，以及当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第四预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式； 当工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第五预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式，以及当工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第六预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式； 其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出—1、-1、—2、-2和0五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出0电平时对应导通的开关管。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于， 所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第一开关管的结温、所述第一开关管的基板温度、所述第一开关管的散热器温度、所述第一开关管的计算值，以及所述第一开关管的持续工作时间； 所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管温升超过第四预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第二开关管的结温、所述第二开关管的基板温度、所述第二开关管的散热器温度、所述第二开关管的计算值，以及所述第二开关管的持续工作时间； 所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管温升超过第五预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第四开关管的结温、所述第四开关管的基板温度、所述第四开关管的散热器温度、所述第四开关管的计算值，以及所述第四开关管的持续工作时间； 所述工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第六预设值，是指以下至少一个变量的当前值大于其阈值:所述第五开关管的结温、所述第五开关管的基板温度、所述第五开关管的散热器温度、所述第五开关管的计算值，以及所述第五开关管的持续工作时间。
7.—种五电平逆变器的工作模式切换装置，其特征在于，包括: 第一处理单兀，用于确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式； 第二处理单元，用于在五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第一预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式； 以及第三处理单元，用于在工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第二预设值时，将五电平逆变器从当前采用的第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式； 其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出—1、-1、—2、-2和0五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出0电平时对应导通的开关管。
9.一种五电平逆变器的工作模式切换装置，其特征在于，包括: 第一处理单兀，用于确定第一种三电平工作模式作为五电平逆变器在输入电压高于并网所需的桥臂线电压峰值时，需要从当前采用的五电平工作模式切换到的三电平工作模式；其中五电平逆变器共具有两种三电平工作模式； 第二处理单元，用于在五电平逆变器切换到所述第一种三电平工作模式后，当工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第三预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式； 第三处理单元，用于在工作在单相桥臂输出电压的正半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第四预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式； 第四处理单元，用于在工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第一种三电平工作模式的开关管的温升超过第五预设值时，将五电平逆变器从所述第一种三电平工作模式切换到第二种三电平工作模式； 以及第五处理单元，用于在工作在单相桥臂输出电压的负半周期、且工作于所述第二种三电平工作模式的开关管的温升超过第六预设值时，将五电平逆变器从所述第二种三电平工作模式切换回所述第一种三电平工作模式。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一种三电平工作模式是指，第一开关管、第二开关管和第三开关管交替工作的模式；所述第二种三电平工作模式是指，第四开关管、第五开关管和第三开关管交替工作的模式； 其中，五电平逆变器在不同的开关管开通状态组合下，交替输出—1、-1、—2、-2和0五个电平；所述第四开关管是指输出+1电平时对应导通的开关管；所述第五开关管是指输出-1电平时对应导通的开关管；所述第一开关管是指输出+2电平时对应导通的开关管；所述第二开关管是指输出-2电平时对应导通的开关管；所述第三开关管是指输出0电平时对应导通的开关管。
【文档编号】H02M7/483GK104410307SQ201410795320
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】丁杰, 邹海晏, 陶磊, 徐涛涛, 张 成 申请人:阳光电源股份有限公司