一种逆变装置及其控制方法与流程

本申请涉及电力电子，尤其涉及一种逆变装置及其控制方法。

背景技术：

1、储能逆变器是光伏发电系统和储能系统里的常用设备，通常，根据用户用电需求，储能逆变器有并网运行和离网带负载运行两种工况，并且会在多种工况间进行切换。

2、现有技术中，储能逆变器常采用多电平逆变电路，特别地，具有并离网切换功能的储能逆变器的应用场景包括离网带不平衡负载的情况，因此必须对负载n线进行控制，这就导致多电平逆变电路只能进行普通的spwm调制，使得具有并离网切换功能的逆变器效率较低。

技术实现思路

1、本申请提供了一种逆变装置及其控制方法，可以提高含并离网切换功能的逆变装置的转换效率，实现方式简单，对负载友好。

2、第一方面，本申请提供了一种逆变装置，该逆变装置包括直流母线、母线电容、逆变桥臂、滤波电路、开关单元和控制器。其中，所述直流母线与所述逆变桥臂相连，所述母线电容连接在正负直流母线之间，所述滤波电路连接于所述逆变桥臂和用户负载之间，所述滤波电路的滤波电容组公共端用于通过所述开关单元和用户负载的n线相连。本申请提供的逆变器可工作于并网或者离网应用场景下，并根据应用场景的更具体的不同进行逆变调制方式的切换，从而提高逆变器的效率，其具体实施由上述逆变装置实现。在本申请中，可根据不同的应用场景灵活选用多电平逆变器的调制模式，增加了逆变桥臂采用共模注入调制的调制模式，从而提升逆变器的整体工作效率，灵活性强，实现方式简单。

3、结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，所述滤波电路的滤波电容组公共端与所述母线电容的中点连接，以使用户负载n线可与所述母线电容的中点导通，有利于用户各类特性负载稳定工作。

4、结合第一方面，在第二种可能的实施方式中，所述逆变装置还包括第四桥臂，所述第四桥臂的输入端分别正直流母线和负直流母线连接，所述滤波电路的滤波电容组公共端还用于与所述第四桥臂的输出端连接，以使用户负载n线可与所述第四桥臂的输出端导通。

5、结合第一方面第一种可能的实施方式或第一方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，所述滤波电路包括第一滤波电感单元及滤波电容单元，所述第一滤波电感单元包括三个滤波电感，所述第一滤波电感单元的三个滤波电感的第一端依次与所述逆变桥臂的三个输出端连接。所述滤波电容单元包括滤波电容组，所述滤波电容组包括三个滤波电容，所述滤波电容组的三个滤波电容的第一端依次与所述第一滤波电感单元的三个滤波电感的第二端连接，所述滤波电容组的三个滤波电容的第二端连接于滤波电容组公共端。所述开关单元的第一端通过所述滤波电容组公共端与所述母线电容的中点相连，所述开关单元的第二端用于与用户负载的n线相连。所述第一滤波电感单元和滤波电容单元作为滤波电路的部分，可以吸收逆变桥臂产生的高频谐波，从而减少负载的高频噪声。

6、结合第一方面第一种可能的实施方式或第一方面第二种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，所述滤波电路包括第一滤波电感单元、滤波电容单元及第四桥臂。所述第一滤波电感单元包括三个滤波电感，所述第一滤波电感单元的三个滤波电感的第一端依次与所述逆变桥臂的三个输出端连接。所述滤波电容单元包括滤波电容组，所述滤波电容组包括三个滤波电容，所述滤波电容组的三个滤波电容的第一端依次与所述第一滤波电感单元的三个滤波电感的第二端连接，所述滤波电容组的三个滤波电容的第二端连接于滤波电容组公共端。所述第四桥臂连接于所述正负直流母线之间，所述第四桥臂的输出端通过一电感连接所述开关单元的第一端和所述滤波电容组公共端，所述开关单元的第二端用于与用户负载的n线相连。

7、结合第一方面第三种可能的实施方式或第一方面第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，所述滤波电容单元还包括安规电容组。所述安规电容组包括三个滤波电容，所述安规电容组的三个滤波电容的第一端依次用于与用户负载的三个输入端连接，所述安规电容组的三个滤波电容的第二端连接于安规电容组公共端。所述安规电容组可以达到更好的emc抑制作用，并提高用户用电的安全性。

8、结合第一方面第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，所述安规电容组公共端连接于所述开关单元的第二端。

9、结合第一方面第五种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，所述安规电容组公共端连接于所述开关单元的第一端。

10、结合第一方面第五种可能的实施方式或第一方面第六种可能的实施方式，在第八种可能的实施方式中，所述安规电容组公共端通过一电容连接于所述开关单元的第一端或者第二端。

11、结合第一方面第五种至第八种可能的任一实施方式，在第九种可能的实施方案中，所述滤波电路还包括第二滤波电感单元，所述第二滤波电感单元包括三个滤波电感，所述第二滤波电感单元的三个滤波电感分别连接于所述滤波电容组的三个滤波电容的第一端和所述安规电容组的三个滤波电容的第一端之间。

12、结合第一方面第三种可能的实施方式，在第九种可能的实施方式中，所述开关单元的第一端与所述母线电容的中点间串联一电感，所述开关单元的第二端与用户负载的n线间串联一电感。本实施方式中，串联的两个滤波电感可以在各自闭合回路中增强滤波过程。

13、结合第一方面第一种至第九种可能的任一实施方式，在第十种可能的实施方式中，所述逆变装置包括两组钳位二极管，所述两组钳位二极管中的任一组包括串联连接的两二极管，所述两二极管的正极连接正直流母线，所述两二极管的负极连接负直流母线，所述开关单元的第一端和第二端分别连接于所述两组钳位二极管之间。本实施方式可以确保并离网工作场景切换时逆变器的正常稳定运行，可以在多种逆变器工作场景下，提高逆变器的工作效率，对负载友好，稳定可靠。

14、结合第一方面第二种可能的实施方式，在第十一种可能的实施方式中，所述第四桥臂包括两电平桥臂或多电平桥臂。

15、结合第一方面第十一种可能的实施方式，在第十二种可能的实施方式中，所述第四桥臂的输出端通过一电感与所述母线电容的中点相连。本实施方式可以增加正负半母线均压电路对某些特定半波能量负载的带载能力，也起到减弱母线纹波的作用，提高整个系统的可靠性和适用性。

16、应理解的是，本申请上述多个方面的实现和有益效果可互相参考。

技术特征：

1.一种逆变装置，其特征在于，包括：直流母线、母线电容、逆变桥臂、滤波电路、开关单元和控制器，所述直流母线与所述逆变桥臂相连，所述母线电容连接在正负直流母线之间，所述滤波电路连接于所述逆变桥臂和用户负载之间，所述滤波电路的滤波电容组公共端用于通过所述开关单元和用户负载的n线相连，

2.根据权利要求1所述的逆变装置，其特征在于，所述控制器用于：

3.根据权利要求1所述的逆变装置，其特征在于，所述控制器用于：

4.根据权利要求1-3中任一项所述的逆变装置，其特征在于，所述滤波电路的滤波电容组公共端还与所述母线电容的中点连接。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的逆变装置，其特征在于，所述逆变装置还包括第四桥臂，所述第四桥臂的输入端分别正直流母线和负直流母线连接，所述滤波电路的滤波电容组公共端还用于与所述第四桥臂的输出端连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的逆变装置，其特征在于，所述滤波电路包括第一滤波电感单元及滤波电容单元；

7.根据权利要求1-5中任一项所述的逆变装置，其特征在于，所述滤波电路包括第一滤波电感单元、滤波电容单元及第四桥臂；

8.根据权利要求6或7中所述的逆变装置，其特征在于，所述滤波电容单元还包括安规电容组；

9.根据权利要求8所述的逆变装置，其特征在于，所述安规电容组公共端连接于所述开关单元的第二端。

10.根据权利要求8所述的逆变装置，其特征在于，所述安规电容组公共端连接于所述开关单元的第一端。

11.根据权利要求8或9所述的逆变装置，其特征在于，所述安规电容组公共端通过一电容连接于所述开关单元的第一端或者第二端。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的逆变装置，其特征在于，所述滤波电路还包括第二滤波电感单元，所述第二滤波电感单元包括三个滤波电感，所述第二滤波电感单元的三个滤波电感分别连接于所述滤波电容组的三个滤波电容的第一端和所述安规电容组的三个滤波电容的第一端之间。

13.根据权利要求6所述的逆变装置，其特征在于，所述开关单元的第一端与所述母线电容的中点间串联一电感，所述开关单元的第二端与用户负载的n线间串联一电感。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的逆变装置，其特征在于，所述逆变装置包括两组钳位二极管，所述两组钳位二极管中的任一组包括串联连接的两二极管，所述两二极管的正极连接正直流母线，所述两二极管的负极连接负直流母线，所述开关单元的第一端和第二端分别连接于所述两组钳位二极管之间。

15.根据权利要求5所述的逆变装置，其特征在于，所述第四桥臂包括两电平桥臂或多电平桥臂，所述第四桥臂的输出端通过一电感与所述母线电容的中点相连。。

16.一种逆变装置的控制方法，所述控制方法包括：

技术总结
本申请提供一种逆变装置及其控制方法，该逆变装置包括直流母线、母线电容、逆变桥臂、滤波电路、开关单元以及控制器。逆变桥臂与正负直流母线连接，滤波电路连接于逆变桥臂和用电负载之间。该逆变装置在并网和离网之间转换的工作场景，当工作场景为并网或者离网带平衡负载时，逆变器采用共模注入调制模式；当工作场景为离网带平衡负载时，逆变器采用普通SPWM调制模式。实施本申请，可以在更多工作场景下提高逆变器的工作效率，且实现方式简单，稳定可靠，对负载友好。

技术研发人员：陆丰隆,刘帅,陈东,石磊
受保护的技术使用者：华为数字能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13