一种多电平逆变器及其应用电路的电容充电方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏新能源技术领域，特别涉及一种多电平逆变器及其应用电路的电容充电方法。
【背景技术】
[0002]多电平逆变器拓扑结构具有输出谐波小、动态响应快、电磁兼容性好、光伏逆变器的重量轻、体积小和效率高等优点，因此越来越受到光伏行业的重视。但该类型的拓扑能够正常工作的必要条件是:需要拓扑结构中的悬浮电容器在工作时的电压达到一定值并且保持稳定，这就需要该类型拓扑的光伏逆变器在启动前能够实现对于悬浮电容器的预充电。
[0003]但是在多电平太阳能光伏发电系统的现有技术中，均需要增加额外的硬件成本才能够实现对于悬浮电容器的预充电。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种多电平逆变器及其应用电路，以解决现有技术中需要额外硬件成本的增加实现对于悬浮电容器的预充电的问题。
[0005]为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下:
[0006]一种多电平逆变器的电容充电方法，应用于并网发电系统，所述并网发电系统包括直流电源、控制器及多电平逆变器；所述多电平逆变器包括:逆变单元和悬浮电容单元；所述悬浮电容单元包括:悬浮电容器、第一开关管及第二开关管；所述第一开关管和所述第二开关管均反向并联一个二极管；其中:
[0007]所述逆变单元的第一输入端作为所述多电平逆变器的第一输入端、与所述直流电源的正端相连；所述逆变单元的第二输入端作为所述多电平逆变器的第二输入端、与所述直流电源的负端相连；
[0008]所述悬浮电容器的一端与所述第一开关管的第一端相连，连接点作为所述悬浮电容单元的第一输入端、与所述逆变单元的第一输出端相连；
[0009]所述悬浮电容器的另一端与所述第二开关管的第二端相连，连接点作为所述悬浮电容单元的第二输入端、与所述逆变单元的第二输出端相连；
[0010]所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端相连，连接点作为所述多电平逆变器的输出端；
[0011]所述逆变单元的控制端及所述悬浮电容单元的控制端分别为所述多电平逆变器的各个控制端、与所述控制器的输出端相连；
[0012]所述多电平逆变器的电容充电方法包括:
[0013]所述控制器输出电容预充电驱动信号；
[0014]所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，对所述悬浮电容器进行预充电；
[0015]所述控制器采集并判断所述悬浮电容器上的电压是否达到预设值；
[0016]当所述控制器判断所述悬浮电容器上的电压达到所述预设值时，改变所述电容预充电驱动信号的占空比，控制所述悬浮电容器上的电压与所述预设值之间的差值小于预设差值。
[0017]优选的，所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，对所述悬浮电容器进行预充电的步骤包括:
[0018]所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，控制所述直流电源侧的能量经过第一电流路径对所述悬浮电容器进行预充电；其中，所述第一电流路径为:所述逆变单元的第一输入端-所述逆变单元的第一输出端-所述悬浮电容器-所述第二开关管的反并联二极管。
[0019]优选的，所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，对所述悬浮电容器进行预充电的步骤包括:
[0020]所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，控制电网侧的能量经过第二电流路径对所述悬浮电容器进行预充电；其中，所述第二电流路径为:所述第一开关管的反并联二极管-所述悬浮电容器-所述逆变单元的第二输出端-所述逆变单元的第二输入端。
[0021]优选的，所述悬浮电容单元为多个，且多个所述悬浮电容单元依次并联；其中:
[0022]第一个所述悬浮电容单元中的第一开关管的第一端与所述逆变单元的第一输出端相连；第一个所述悬浮电容单元中的第二开关管的第二端与所述逆变单元的第二输出端相连；
[0023]其余所述悬浮电容单元中的第一开关管的第一端均与其前一个所述悬浮电容单元中的第一开关管的第二端相连，其第二开关管的第二端均与其前一个所述悬浮电容单元中的第二开关管的第一端相连；
[0024]最后一个所述悬浮电容单元中的第一开关管的第二端与第二开关管的第一端相连，连接点作为所述多电平逆变器的输出端；
[0025]所述多电平逆变器的电容充电方法中，所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，对所述悬浮电容器进行预充电的步骤包括:所述逆变单元及多个所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，对各个悬浮电容器进行预充电；
[0026]所述控制器采集并判断所述悬浮电容器上的电压是否达到预设值的步骤包括:所述控制器采集并判断各个悬浮电容器上的电压是否均达到预设值。
[0027]优选的，所述逆变单元及多个所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，对各个悬浮电容器进行预充电的步骤包括:
[0028]所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，控制所述直流电源侧的能量分别经过第三电流路径、第四电流路径及第五电流路径对各个悬浮电容器进行预充电；
[0029]其中，第一个所述悬浮电容单元中的所述悬浮电容器的预充电电流的流经路径为所述第三电流路径:由所述逆变单元的第一输入端流入，流经所述逆变单元的第一输出端，经过其悬浮电容器后，依次流经其余所述悬浮电容单元中的第二开关管的反并联二极管；
[0030]中间的所述悬浮电容单元中的所述悬浮电容器的预充电电流的流经路径为所述第四电流路径:由所述逆变单元的第一输入端流入，依次流经所述逆变单元的第一输出端及前面所述悬浮电容单元中的第一开关管，经过其悬浮电容器后，依次流经后面所述悬浮电容单元中的第二开关管的反并联二极管；
[0031]最后一个所述悬浮电容单元中的所述悬浮电容器的预充电电流的流经路径为所述第五电流路径:由所述逆变单元的第一输入端流入，依次流经所述逆变单元的第一输出端及前面所述悬浮电容单元中的第一开关管，经过其悬浮电容器后，由其第二开关管的反并联二极管流出。
[0032]优选的，所述逆变单元及多个所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，对各个悬浮电容器进行预充电的步骤包括:
[0033]所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，控制电网侧的能量分别经过第七电流路径、第八电流路径及第九电流路径对各个悬浮电容器进行预充电；
[0034]其中，最后一个所述悬浮电容单元中的所述悬浮电容器的预充电电流的流经路径为所述第七电流路径:由其第一开关管的反并联二极管流入，流经其悬浮电容器后，依次经过前面所述悬浮电容单元中的第二开关管及所述逆变单元的第二输出端，由所述逆变单元的第二输入端流出；
[0035]中间的所述悬浮电容单元中的所述悬浮电容器的预充电电流的流经路径为所述第八电流路径:由后面的所述悬浮电容单元中的第一开关管的反并联二极管流入，流经其悬浮电容器后，依次经过前面所述悬浮电容单元中的第二开关管及所述逆变单元的第二输出端，由所述逆变单元的第二输入端流出；
[0036]最后一个所述悬浮电容单元中的所述悬浮电容器的预充电电流的流经路径为所述第九电流路径:由后面的所述悬浮电容单元中的第一开关管的反并联二极管流入，流经其悬浮电容器后，经过所述逆变单元的第二输出端，由所述逆变单元的第二输入端流出。
[0037]—种多电平逆变器的应用电路的电容充电方法，应用于并网发电系统，所述并网发电系统包括直流电源、控制器、第一多电平逆变器、第二多电平逆变器和第三多电平逆变器；所述第一多电平逆变器、所述第二多电平逆变器和所述第三多电平逆变器均为如权利要求I所述的多电平逆变器；其中:
[0038]所述第一多电平逆变器、所述第二多电平逆变器和所述第三多电平逆变器的第一输入端均连接所述直流电源的正端；
[0039]所述第一多电平逆变器、所述第二多电平逆变器和所述第三多电平逆变器的中点相连；
[0040]所述第一多电平逆变器、所述第二多电平逆变器和所述第三多电平逆变器的第二输入端均连接所述直流电源的负端；
[0041]所述第一多电平逆变器、所述第二多电平逆变器和所述第三多电平逆变器的输出端分别作为所述多电平逆变器的应用电路的三个交流输出端；
[0042]所述多电平逆变器的应用电路的电容充电方法包括:
[0043]所述控制器输出电容预充电驱动信号；
[0044]所述第一多电平逆变器、所述第二多电平逆变器和所述第三多电平逆变器中的所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，对各自的所述悬浮电容器进行预充电；
[0045]所述控制器采集并判断各个所述悬浮电容器上的电压是否达到预设值；
[0046]当所述控制器判断各个所述悬浮电容器上的电压均达到所述预设值时，改变所述电容预充电驱动信号的占空比，控制各个所述悬浮电容器上的电压与所述预设值之间的差值小于预设差值。
[0047]优选的，所述第一多电平逆变器、所述第二多电平逆变器和所述第三多电平逆变器中的所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，对各自的所述悬浮电容器进行预充电的步骤包括:
[0048]所述第一多电平逆变器中的所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，控制所述直流电源侧的能量经过第十电流路径对第一多电平逆变器中的所述悬浮电容器进行预充电；其中，所述第十电流路径为:所述逆变单元的第一输入端-所述逆变单元的第一输出端-所述悬浮电容器-所述第二开关管的反并联二极管；
[0049]所述第二多电平逆变器中的所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，控制所述直流电源侧的能量经过第十一电流路径对第二多电平逆变器中的所述悬浮电容器进行预充电；其中，所述第十一电流路径为:所述第一开关管的反并联二极管-所述悬浮电容器-所述逆变单元的第二输出端-所述逆变单元的第三输入端；
[0050]所述第三多电平逆变器中的所述逆变单元及所述悬浮电容单元分别根据所述电容预充电驱动信号，控制所述直流电源侧的能量经过第十二电流路径对第三多电平逆变器中的所述悬浮电容器进行预充电；其中，所述第十二电流路径为:所述