级联式多电平逆变系统的载波生成方法、控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于级联式逆变系统技术领域，尤其设及级联式多电平逆变系统的载波生 成方法、控制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 目前针对级联式多电平逆变系统采用的PWM(脉冲宽度调制）方法，包括载波移相 调制方法和载波层叠调制方法。
[0003] 在载波层叠调制过程中，级联式多电平逆变系统中的各个逆变模块所使用的总调 制波（正弦调制波）一致，各个逆变模块的载波在空间上进行层叠。在总调制波的半个工频 周期内，各个逆变模块的输出功率是不一致的，如果需要N个逆变模块级联构成的多电平 逆变系统输出功率均衡，则W半个工频周期为单位，通过各个逆变模块间的载波循环移动N 次，在N次循环过后，各个逆变模块的输出功率是动态平衡的。
[0004] 但是，针对需要功率不平衡控制的级联式多电平逆变系统，现有的载波层叠调制 方法无法实现。例如级联式多电平光伏逆变系统，由于需要对各个光伏电池板进行模块级 别的MPPT(最大功率点追踪），因此各个光伏电池板的输出功率是不一致的，在运种情况 下，现有的载波层叠调制方法无法实现针对各个光伏电池板的功率不均衡控制。
【发明内容】
阳〇化]有鉴于此，本发明的目的在于提供应用于级联式多电平逆变系统的载波生成方法 和装置，W及级联式多电平逆变系统的控制方法及装置，W实现对级联式多电平逆变系统 的功率不平衡控制。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 第一方面，本发明公开一种载波生成方法，应用于级联式多电平逆变系统，所述级 联式多电平逆变系统包括N个输出串联的逆变模块，N为大于1的整数，所述载波生成方法 包括：
[0008] 利用N个逆变模块的输入电压分别确定每个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制 波N控制下的输出功率，其中，PWM调制波i通过第i个载波组与正弦调制波的比较结果产 生，i = 1，2,…，N，每个载波组包括两个W零参考轴对称分布的载波；
[0009] 利用所述N个逆变模块中每个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制波N控制下的 输出功率，W及所述N个逆变模块中每个逆变模块的目标输出功率，确定N个逆变模块中每 个逆变模块在预定周期内所需的PWM调制波及所需的各PWM调制波所持续的时长；其中，一 个逆变模块在所述预定周期内所需的PWM调制波为PWM调制波1至PWM调制波N中的一个 或多个；
[0010] 分别确定N个逆变模块中每个逆变模块的层叠式载波的参数，一个逆变模块的层 叠式载波的参数包括：所述逆变模块的层叠式载波包含的载波组、W及各载波组在所述预 定周期内所持续的时长，其中，一个逆变模块的层叠式载波包含的载波组为：所述逆变模块 在预定周期内所需的PWM调制波对应的载波组，所述逆变模块的层叠式载波包含的各载波 组所持续的时长为：所述逆变模块在预定周期内所需的对应的PWM调制波所持续的时长；
[0011] 依据确定出的N个逆变模块的层叠式载波的参数，分别生成与N个逆变模块对应 的层叠式载波。
[0012] 优选的，上述载波生成方法中，所述利用所述N个逆变模块中每个逆变模块在PWM 调制波1至PWM调制波N控制下的输出功率，W及所述N个逆变模块中每个逆变模块的目 标输出功率，确定N个逆变模块中每个逆变模块在预定周期内所需的PWM调制波及所需的 各PWM调制波所持续的时长，具体为：
[0013] 分别设定所述N个逆变模块中每个逆变模块在所述预定周期内所需的各PWM调制 波所持续的半工频周期的数量，其中，一个逆变模块在所述预定周期内所需的各PWM调制 波所持续的半工频周期的数量分别为Kl至Kw中的任意一个，不同逆变模块在所述预定周 期内所需的同一个PWM调制波所持续的半工频周期的数量不同，并且，在同一个半工频周 期内N个逆变模块分别使用不同的PWM调制波；
[0014] 利用设定的N个逆变模块中每个逆变模块在所述预定周期内所需的各PWM调制波 所持续的半工频周期的数量，W及所述N个逆变模块中每个逆变模块分别在PWM调制波1 至PWM调制波N控制下的输出功率，分别计算N个逆变模块中每个逆变模块在所述预定周 期内的传输平均功率；
[0015] 基于所述N个逆变模块中每个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制波N控制下的 输出功率，确定所述N个逆变模块中每个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制波N控制下 的输出功率的比值，确定所述N个逆变模块在同一PWM调制波控制下的输出功率的比值，所 述同一PWM调制波依次为PWM调制波1至PWM调制波N;
[0016] 利用所述N个逆变模块在所述预定周期内的传输平均功率的比值、所述N个逆变 模块中每个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制波N控制下的输出功率的比值、W及所述 N个逆变模块在同一PWM调制波控制下的输出功率的比值，确定Kl至Kn的取值，所述预定 周期包含的半工频周期的数量为：一个逆变模块所需的各PWM调制波所持续的半工频周期 的数量总和；
[0017] 其中，所述N个逆变模块在所述预定周期内的传输平均功率的比值与所述N个逆 变模块的目标输出功率的比值相同。
[0018] 优选的，上述载波生成方法中，逆变模块的层叠式载波包含的载波为等腰=角波。
[0019] 第二方面，本发明公开一种载波生成装置，应用于级联式多电平逆变系统，所述级 联式多电平逆变系统包括N个输出串联的逆变模块，N为大于1的整数，所述载波生成装置 包括处理器和信号发生器；
[0020] 所述处理器利用N个逆变模块的输入电压分别确定每个逆变模块在PWM调制波1 至PWM调制波N控制下的输出功率，其中，PWM调制波i通过第i个载波组与正弦调制波的 比较结果产生，i = 1，2,…，N，每个载波组包括两个W零参考轴对称分布的载波；之后，所 述处理器利用所述N个逆变模块中每个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制波N控制下的 输出功率，W及所述N个逆变模块中每个逆变模块的目标输出功率，确定N个逆变模块中每 个逆变模块在预定周期内所需的PWM调制波及所需的各PWM调制波所持续的时长；其中，一 个逆变模块在所述预定周期内所需的PWM调制波为PWM调制波1至PWM调制波N中的一个 或多个；之后，所述处理器分别确定N个逆变模块中每个逆变模块的层叠式载波的参数，一个逆变模块的层叠式载波的参数包括：所述逆变模块的层叠式载波包含的载波组、W及各 载波组在所述预定周期内所持续的时长；其中，一个逆变模块的层叠式载波包含的载波组 为：所述逆变模块在预定周期内所需的PWM调制波对应的载波组，所述逆变模块的层叠式 载波包含的各载波组所持续的时长为：所述逆变模块在预定周期内所需的对应的PWM调制 波所持续的时长；
[0021] 所述信号发生器利用所述处理器确定出的N个逆变模块的层叠式载波的参数，分 别生成与N个逆变模块对应的层叠式载波。
[0022] 第=方面，本发明公开一种级联式多电平逆变系统的控制方法，所述级联式多电 平逆变系统包括N个输出串联的逆变模块，N为大于1的整数，所述控制方法包括：
[0023] 确定N个逆变模块的层叠式载波的参数；
[0024] 依据确定出的N个逆变模块的层叠式载波的参数，分别生成与N个逆变模块对应 的层叠式载波；
[0025] 分别比较N个逆变模块的层叠式载波与正弦调制波，生成N个逆变模块的PWM调 制波，将生成的PWM调制波分别加载至相应的逆变模块；
[00%] 其中，确定N个逆变模块的层叠式载波的参数，包括：
[0027] 利用N个逆变模块的输入电压分别确定N个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制 波N控制下的输出功率，其中，PWM调制波i通过第i个载波组与正弦调制波的比较结果产 生，i = 1，2,…，N，每个载波组包括两个W零参考轴对称分布的载波； 阳02引利用所述N个逆变模块中每个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制波N控制下的 输出功率，W及所述N个逆变模块中每个逆变模块的目标输出功率，确定N个逆变模块中每 个逆变模块在预定周期内所需的PWM调制波及所需的各PWM调制波所持续的时长；其中，一 个逆变模块在所述预定周期内所需的PWM调制波为PWM调制波1至PWM调制波N中的一个 或多个；分别确定N个逆变模块中每个逆变模块的层叠式载波的参数，一个逆变模块的层 叠式载波的参数包括：所述逆变模块的层叠式载波包含的载波组、W及各载波组在所述预 定周期内所持续的时长，其中，一个逆变模块的层叠式载波包含的载波组为：所述逆变模块 在预定周期内所需的PWM调制波对应的载波组，所述逆变模块的层叠式载波包含的各载波 组所持续的时长为：所述逆变模块在预定周期内所需的对应的PWM调制波所持续的时长。
[0029] 优选的，上述控制方法中，所述利用所述N个逆变模块中每个逆变模块在PWM调制 波1至PWM调制波N控制下的输出功率，W及所述N个逆变模块中每个逆变模块的目标输 出功率，确定N个逆变模块中每个逆变模块在预定周期内所需的PWM调制波及所需的各PWM 调制波所持续的时长，具体为：
[0030] 分别设定所述N个逆变模块中每个逆变模块在所述预定周期内所需的各PWM调制 波所持续的半工频周期的数量，其中，一个逆变模块在所述预定周期内所需的各PWM调制 波所持续的半工频周期的数量分别为Kl至Kw中的任意一个，不同逆变模块在所述预定周 期内所需的同一个PWM调制波所持续的半工频周期的数量不同，并且，在同一个半工频周 期内N个逆变模块分别使用不同的PWM调制波；
[0031] 利用设定的N个逆变模块中每个逆变模块在所述预定周期内所需的各PWM调制波 所持续的半工频周期的数量，W及所述N个逆变模块中每个逆变模块分别在PWM调制波1 至PWM调制波N控制下的输出功率，分别计算N个逆变模块中每个逆变模块在所述预定周 期内的传输平均功率；
[0032] 基于所述N个逆变模块中每个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制波N控制下的 输出功率，确定所述N个逆变模块中每个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制波N控制下 的输出功率的比值，确定所述N个逆变模块在同一 PWM调制波控制下的输出功率的比值，所 述同一 PWM调制波依次为PWM调制波1至PWM调制波N;
[0033] 利用所述N个逆变模块在所述预定周期内的传输平均功率的比值、所述N个逆变 模块中每个逆变模块在PWM调制波1至PWM调制波N控制下的输出功率的比值、W及所述 N个逆变模块在同一 PWM调制波控制下的输出功率的比值，确定Kl至Kn的取值，所述预定 周期包含的半工频周期的数量为：一个逆变模块所需的各PWM调