CN106169884B - 五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法，包括：调整开关管的通断状态，由第一储能单元中的电容为悬浮电容和滤波电容充电；在对悬浮电容和滤波电容充电过程中，当满足第一条件时调整开关管的通断状态，对滤波电容进行放电；在对滤波电容进行放电过程中，当满足第二条件时停止对滤波电容进行放电；若悬浮电容的电压达到设定值，则完成预充电；否则，再次执行对悬浮电容和滤波电容进行充电的操作。本发明公开的预充电控制方法，在不增加新的硬件的前提下，对悬浮电容安全地进行预充电。本发明还公开了预充电控制装置。

Description

五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法及装置

技术领域

本发明属于逆变器技术领域，尤其涉及五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法及装置。

背景技术

有源中点钳位型逆变器的出现弥补了二极管钳位型逆变器和电容钳位型逆变器的缺点，不仅使用的钳位器件较少，并且控制过程较为简单。

图1示出了五电平有源中点钳位型逆变器的结构，其中第一储能单元包括偶数个串联的电容，第一储能单元的第一端与供电装置的正极连接，第一储能单元的第二端与供电装置的负极连接，第一开关管组的第一端与第一储能单元的第一端连接，第一开关管组的第二端通过一个开关管连接至交流输出端，第二开关管的第一端与第一储能单元的第二端连接，第二开关管组的第二端通过一个开关管连接至交流输出端，第三开关管组的第一端与第一开关管组的第二端连接，第三开关管组的第二端与第二开关管组的第二端连接，第三开关管组的第三端与第一储能单元的中点N连接，在第一开关管组的第二端和第二开关管组的第二端之间设置有第二储能单元，该第二储能单元包括悬浮电容。

图2示出了一种典型的五电平有源中点钳位型逆变器的结构，包括：第一电容C1、第二电容C2、第一开关管S1至第八开关管S8、以及悬浮电容Cf。其中，第一开关管S1至第八开关管S8均具有体二极管或者反并联一个二极管，第一电容C1和第二电容C2串联，第一开关管S1的第一端与第一电容C1的第一端连接、第二端与第三开关管S3的第二端连接，第二开关管S2的第一端与第三开关管S3的第一端连接、第二端与第一电容C1和第二电容C2的公共端连接，第五开关管S5的第二端与第一电容C1和第二电容C2的公共端N连接、第一端与第四开关管S4的第一端连接，第六开关管S6的第一端与第四开关管S4的第二端连接、第二端与第二电容C2的第二端连接，第七开关管S7的第一端分别与悬浮电容Cf的第一端以及第一开关管S1的第二端连接，第八开关管S8的第二端分别与悬浮电容Cf的第二端以及第六开关管S6的第一端连接，第七开关管S7的第二端与第八开关管S8的第一端连接、作为交流输出端，该交流输出端连接有电感L。

将五电平有源中点钳位型逆变器应用于光伏并网系统的情况下，在光伏并网系统运行之前，要对五电平有源中点钳位型逆变器的第一储能单元中的电容，以及第二储能单元中的悬浮电容进行预充电。

以图2所示五电平有源中点钳位型逆变器为例，在光伏并网系统运行之前，要对五电平有源中点钳位型逆变器中的第一电容C1、第二电容C2和悬浮电容Cf进行预充电。第一电容C1和第二电容C2是与光伏电池直接连接，或者是通过Boost电路与光伏电池连接，由于光伏电池的PV特性，使得对第一电容C1和第二电容C2充电时不存在电流过大或者尖峰电流的问题。而对悬浮电容Cf进行充电过程中，要避免出现尖峰电流损坏悬浮电容Cf。

目前主要通过充电辅助电路对悬浮电容Cf进行充电。一种方式如图3所示，在直流侧增加串联的第一开关K1和第一电阻R1，通过直流侧为悬浮电容Cf充电。另一种方式如图4所示，在交流侧增加串联的第二开关K2和第二电阻R2，通过交流侧为悬浮电容Cf充电。

但是，上述的两种对悬浮电容Cf进行预充电的方式，都需要增加新的硬件，提高系统成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法及装置，在不增加新的硬件的前提下，对五电平有源中点钳位型逆变器中的悬浮电容安全地进行预充电。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法，所述五电平有源中点钳位型逆变器包括第一储能单元、第二储能单元、第一开关管组、第二开关管组、第三开关管组和两个开关管，所述第一储能单元包括偶数个串联的电容，所述第二储能单元包括悬浮电容；所述五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与滤波电路连接，所述滤波电路至少包括第一电感和滤波电容，所述五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与所述第一电感的第一端连接，所述滤波电容的第一端与所述第一电感的第二端连接、第二端与所述第一储能单元的中点连接；

所述预充电控制方法包括：

调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，由所述第一储能单元中的电容为所述悬浮电容和所述滤波电容充电；

在对所述悬浮电容和所述滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件；

当确定满足所述第一条件时，调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对所述悬浮电容和所述滤波电容进行充电，对所述滤波电容进行放电；

在对所述滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件；

当确定满足所述第二条件时，调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对所述滤波电容进行放电；

判断所述悬浮电容的电压是否达到设定值；

若所述悬浮电容的电压达到所述设定值，则完成对所述悬浮电容的预充电，若所述悬浮电容的电压未达到所述设定值，则再次执行由所述第一储能单元中的电容为所述悬浮电容和所述滤波电容充电的步骤及后续步骤。

优选的，上述预充电控制方法中，所述在对所述悬浮电容和所述滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件，包括：

判断所述滤波电容的电压是否升至第一电压值；

若所述滤波电容的电压升至所述第一电压值，则确定满足第一条件；

若所述滤波电容的电压未升至所述第一电压值，则确定不满足第一条件。

优选的，上述预充电控制方法中，所述在对所述悬浮电容和所述滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件，包括：

判断对所述悬浮电容和所述滤波电容进行充电的充电时间是否达到第一时间值；

若充电时间达到所述第一时间值，则确定满足第一条件；

若充电时间未达到所述第一时间值，则确定不满足第一条件。

优选的，上述预充电控制方法中，所述在对所述滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件，包括：

判断所述滤波电容的电压是否降至第二电压值；

若所述滤波电容的电压降至所述第二电压值，则确定满足第二条件；

若所述滤波电容的电压未降至所述第二电压值，则确定不满足第二条件。

优选的，上述预充电控制方法中，所述在对所述滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件，包括：

判断对所述滤波电容进行放电的放电时间是否达到第二时间值；

若放电时间达到所述第二时间值，则确定满足第二条件；

若放电时间未达到所述第二时间值，则确定不满足第一条件。

本发明提供一种五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制装置，所述五电平有源中点钳位型逆变器包括第一储能单元、第二储能单元、第一开关管组、第二开关管组、第三开关管组和两个开关管，所述第一储能单元包括偶数个串联的电容，所述第二储能单元包括悬浮电容；所述五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与滤波电路连接，所述滤波电路至少包括第一电感和滤波电容，所述五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与所述第一电感的第一端连接，所述滤波电容的第一端与所述第一电感的第二端连接、第二端与所述第一储能单元的中点连接；

所述预充电控制装置包括：

第一控制单元，用于调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，由所述第一储能单元中的电容为所述悬浮电容和所述滤波电容充电；

第一处理单元，用于在对所述悬浮电容和所述滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件；

第二控制单元，用于在确定满足所述第一条件时，调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对所述悬浮电容和所述滤波电容进行充电，对所述滤波电容进行放电；

第二处理单元，用于在对所述滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件；

第三控制单元，用于在确定满足所述第二条件时，调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对所述滤波电容进行放电；

第三处理单元，用于判断所述悬浮电容的电压是否达到设定值，若所述悬浮电容的电压达到所述设定值，则确定完成对所述悬浮电容的预充电，若所述悬浮电容的电压未达到所述设定值，则触发所述第一控制单元执行操作，直至所述悬浮电容的电压达到所述设定值。

优选的，上述预充电控制装置中，所述第一处理单元包括：

第一判断模块，用于判断所述滤波电容的电压是否升至第一电压值；

第一处理模块，用于在所述滤波电容的电压升至所述第一电压值的情况下，确定满足第一条件，在所述滤波电容的电压未升至所述第一电压值的情况下，确定不满足第一条件。

优选的，上述预充电控制装置中，所述第一处理单元包括：

第二判断模块，用于判断对所述悬浮电容和所述滤波电容进行充电的充电时间是否达到第一时间值；

第二处理模块，用于在所述充电时间达到所述第一时间值的情况下，确定满足第一条件，在所述充电时间未达到所述第一时间值的情况下，确定不满足第一条件。

优选的，上述预充电控制装置中，所述第二处理单元包括：

第三判断模块，用于判断所述滤波电容的电压是否降至第二电压值；

第三处理模块，用于在所述滤波电容的电压降至所述第二电压值的情况下，确定满足第二条件，在所述滤波电容的电压未降至所述第二电压值的情况下，确定不满足第二条件。

优选的，上述预充电控制装置中，所述第二处理单元包括：

第四判断模块，用于判断对所述滤波电容进行放电的放电时间是否达到第二时间值；

第四处理单元，用于在所述放电时间达到所述第二时间值的情况下，确定满足第二条件，在所述放电时间未达到所述第二时间值的情况下，确定不满足第一条件。

由此可见，本发明的有益效果为：

本发明公开的应用于五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法，首先利用第一储能单元中的电容对悬浮电容和滤波电路中的滤波电容进行充电，之后控制滤波电容中的滤波电容放电，通过多轮充放电操作完成对悬浮电容的预充电。可以看到，本发明公开的预充电控制方法，利用并网逆变系统原有的滤波电路形成充放电回路，实现对悬浮电容的预充电，而不需要增加新的硬件，能够降低系统成本；并且，滤波电路中的第一电感在充放电过程中起到限流作用，能够避免在悬浮电容产生尖峰电流，从而安全地为悬浮电容进行预充电。

附图说明

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。

图1为现有的五电平有源中点钳位型逆变器的结构示意图；

图2为现有的五电平有源中点钳位型逆变器的电路图；

图3为现有的具有充电辅助电路的五电平有源中点钳位型逆变器的电路图；

图4为现有的具有充电辅助电路的五电平有源中点钳位型逆变器的电路图；

图5为本发明公开的五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法的流程图；

图6为基于本发明公开的预充电控制方法形成的充电回路的示意图；

图7为基于本发明公开的预充电控制方法形成的放电回路的示意图；

图8为本发明公开的五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制装置的结构框图。

具体实施方式

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。

本发明公开一种五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法及装置，在不增加新的硬件的前提下，对五电平有源中点钳位型逆变器中的悬浮电容安全地进行预充电。

本发明公开的五电平有源中点钳位型逆变器的结构如图1所示，包括：第一储能单元、第二储能单元、第一开关管组、第二开关管组、第三开关管组和两个开关管。其中，第一储能单元包括偶数个串联的电容，第一储能单元的第一端与供电装置的正极连接，第一储能单元的第二端与供电装置的负极连接。第一开关管组的第一端与第一储能单元的第一端连接，第一开关管组的第二端通过一个开关管连接至交流输出端。第二开关管的第一端与第一储能单元的第二端连接，第二开关管组的第二端通过一个开关管连接至交流输出端。第三开关管组的第一端与第一开关管组的第二端连接，第三开关管组的第二端与第二开关管组的第二端连接，第三开关管组的第三端与第一储能单元的中点N连接。在第一开关管组的第二端和第二开关管组的第二端之间设置有第二储能单元，该第二储能单元包括悬浮电容。

另外，五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与滤波电路连接，该滤波电路至少包括第一电感和滤波电容，五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与第一电感的第一端连接，滤波电容的第一端与第一电感的第二端连接、第二端与第一储能单元的中点N连接。

图6和图7示出了五电平有源中点钳位型逆变器的典型结构，包括第一电容C1、第二电容C2、悬浮电容Cf，以及第一开关管S1至第八开关管S8。

其中：

第一开关管S1至第八开关管S8均具有体二极管或反并联一个二极管。

第一电容C1和第二电容C2串联。

第一开关管S1的第一端与第一电容C1的第一端连接、第二端与第三开关管S3的第二端连接，第二开关管S2的第一端与第三开关管S3的第一端连接、第二端与第一电容C1和第二电容C2的公共端连接。

第五开关管S5的第二端与第一电容C1和第二电容C2的公共端N连接、第一端与第四开关管S4的第一端连接，第六开关管S6的第一端与第四开关管S4的第二端连接、第二端与第二电容C2的第二端连接。

第七开关管S7的第一端分别与悬浮电容Cf的第一端以及第一开关管S1的第二端连接，第八开关管S8的第二端分别与悬浮电容Cf的第二端以及第六开关管S6的第一端连接，第七开关管S7的第二端与第八开关管S8的第一端连接、作为交流输出端。

另外，五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与滤波电路连接，该滤波电路至少包括第一电感La和滤波电容Ca。五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与第一电感La的第一端连接，滤波电容Ca的第一端与第一电感La的第二端连接、第二端与第一电容C1和第二电容C2的公共端N连接。

这里需要说明的是，五电平有源中点钳位型逆变器作为并网逆变器使用时，在其交流输出端与电网之间必须要设置滤波电路，也就是说图6和图7中所示的滤波电路为并网逆变系统中原有的电路。

另外，与五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端连接的滤波电路可以为LCL滤波电路，即如图6和图7中所示的结构。具体的：第一电感La的第一端与五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端连接，第一电感La的第二端分别与滤波电容Ca的第一端以及第二电感Lga的第一端连接，滤波电容Ca的第二端与五电平有源中点钳位型逆变器中第一电容C1和第二电容C2的公共端N连接。

与五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端连接的滤波电路也可以为LC滤波电路。具体的：第一电感La的第一端与五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端连接，滤波电容Ca的第一端与第一电感La的第二端连接，滤波电容Ca的第二端与五电平有源中点钳位型逆变器中第一电容C1和第二电容C2的公共端N连接。

下面结合图5对本发明公开的预充电控制方法进行说明。包括：

步骤S1：调整五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，由第一储能单元中的电容为悬浮电容和滤波电容充电。

以图6和图7所示的电路为例，控制第一开关管S1导通，控制第二开关管S2、第五开关管S5、第六开关管S6和第七开关管S7关断，由直流侧的第一电容C1为悬浮电容Cf和滤波电容Ca充电。

整个充电回路为：第一电容C1-第一开关管S1-悬浮电容Cf-第八开关管S8的体二极管/第八开关管S8的第一端和第二端之间反并联的二极管-第一电感La-滤波电容Ca-第一电容C1，如图5中所示。第一电感La在充电过程中起到限流作用。这里需要说明的是，其他开关管的通断对充电回路没有影响。通常，悬浮电容Cf与滤波电容Ca的电容值相差一个数量级，例如：悬浮电容Cf的电容值为130uF，滤波电容的电容值为10uF。

步骤S2：在对悬浮电容和滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件。

步骤S3：当确定满足第一条件时，调整五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对悬浮电容和滤波电容进行充电，对滤波电容进行放电。

如果对滤波电容的充电时间过长，会导致滤波电容出现过压现象而损坏。因此，在对悬浮电容和滤波电容充电过程中，要判断是否满足第一条件，当满足第一条件时，表明滤波电容将要出现过压现象。相应的，要调整开关管的通断状态，停止对悬浮电容和滤波电容进行充电，对滤波电容进行放电，以便再次对悬浮电容进行充电。

以图6和图7所示的电路为例，控制第一开关管S1、第二开关管S2、第六开关管S6和第七开关管S7关断，控制第五开关管S5和第八开关管S8导通，对滤波电容Ca进行放电，以便再次对悬浮电容Cf进行充电。

整个放电回路为：第一电容C1和第二电容C2的公共端N-滤波电容Ca-第一电感La-第八开关管S8-第四开关管S4的体二极管/第四开关管S4的第一端和第二端之间反并联的二极管-第五开关管S5-第一电容C1和第二电容C2的公共端N，如图6中所示。第一电感La在放电过程中起到限流作用。这里需要说明的是，其他开关管的通断对放电回路没有影响。

步骤S4：在对滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件。

步骤S5：当确定满足第二条件时，调整五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对滤波电容进行放电。

如果对滤波电容的放电时间过长，会导致滤波电容形成反向电压。因此，在对滤波电容进行放电过程中，要判断是否满足第二条件，当满足第二条件时，表明滤波电容将要出现反向电压。相应的，当确定满足第二条件时，要调整五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对滤波电容进行放电。

以图6和图7所示的电路为例，控制第五开关管S5关断，停止对滤波电容Ca进行放电。

步骤S6：判断悬浮电容的电压是否达到设定值，若悬浮电容的电压达到设定值，则完成对悬浮电容的预充电，若悬浮电容的电压未达到设定值，则再次执行步骤S1。

通过执行一次步骤S1至步骤S5，即完成一轮充放电操作，此时要判断悬浮电容的电压是否达到设定值。如果悬浮电容的电压达到设定值，则完成对悬浮电容的预充电。如果悬浮电容的电压未达到设定值，则需要再进行充放电操作，直至悬浮电容的电压达到设定值。

本发明公开的应用于五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法，首先利用第一储能单元中的电容对悬浮电容和滤波电路中的滤波电容进行充电，之后控制滤波电容中的滤波电容放电，通过多轮充放电操作完成对悬浮电容的预充电。可以看到，本发明公开的预充电控制方法，利用并网逆变系统原有的滤波电路形成充放电回路，实现对悬浮电容的预充电，而不需要增加新的硬件，能够降低系统成本；并且，滤波电路中的第一电感在充放电过程中起到限流作用，能够避免在悬浮电容产生尖峰电流，从而安全地为悬浮电容进行预充电。

在上述预充电控制方法中，作为一种实施方式，第一条件配置为：滤波电容的电压升至第一电压值。

相应的，在对悬浮电容和滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件，包括：判断滤波电容的电压是否升至第一电压值；若滤波电容的电压升至第一电压值，则确定满足第一条件；若滤波电容的电压未升至第一电压值，则确定不满足第一条件。

当滤波电容的电压过高时，会对滤波电容造成损坏，因此可以将滤波电容的电压作为判断是否要停止对其进行充电的依据。

实施中，可以根据滤波电容的耐压来确定第一电压值。例如：如果是380V线电压的电网，每相的滤波电容的耐压一般是300V，那么第一电压值可以配置为250V，当滤波电容的电压达到250V时，就关断第一开关管。

在上述预充电控制方法中，作为另一种实施方式，第一条件配置为：对悬浮电容和滤波电容进行充电的充电时间达到第一时间值。

相应的，在对悬浮电容和滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件，包括：判断对悬浮电容和滤波电容进行充电的充电时间是否达到第一时间值；若充电时间达到第一时间值，则确定满足第一条件；若充电时间未达到第一时间值，则确定不满足第一条件。

滤波电容的充电时间与滤波电容的电压呈现一定的关系，因此可以将对悬浮电容和滤波电容进行充电的充电时间作为判断是否要停止对其进行充电的依据。

实施中，该第一时间值根据滤波电容的充电速率与滤波电容的耐压确定。该第一时间值的取值应保证，对滤波电容进行充电的时间达到第一时间值时，滤波电容的电压小于其耐压。

在上述预充电控制方法中，作为一种实施方式，第二条件配置为：滤波电容的电压降至第二电压值。

相应的，在对滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件，包括：判断滤波电容的电压是否降至第二电压值；若滤波电容的电压降至第二电压值，则确定满足第二条件；若滤波电容的电压未降至第二电压值，则确定不满足第二条件。

如果滤波电容的放电时间过长，会导致滤波电容出现反向电压，因此可以将滤波电容的电压作为判断是否要控制滤波电容停止放电的依据。以380V线电压的电网为例，第二电压值可配置为30V左右的数值。

在上述预充电控制方法中，作为一种实施方式，第二条件配置为：对滤波电容进行放电的放电时间达到第二时间值。

相应的，在对滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件，包括：判断对滤波电容进行放电的放电时间是否达到第二时间值；若放电时间达到第二时间值，则确定满足第二条件；若放电时间未达到第二时间值，则确定不满足第一条件。

滤波电容的放电时间与滤波电容的电压呈现一定的关系，因此可以将对滤波电容进行放电的放电时间作为判断是否要控制滤波电容停止放电的依据。

实施中，该第二时间值根据滤波电容的放电速率确定。该第二时间中的取值应保证，对滤波电容进行放电的时间达到第二时间值时，滤波电容不出现反向电压。

本发明上述公开了五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法，相应的，本发明公开五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制装置，下文关于预充电控制装置的描述与上文关于预充电控制方法的描述，可以相互参见。

参见图8，图8为本发明公开的五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制装置的结构框图。该预充电控制装置包括第一控制单元10、第一处理单元20、第二控制单元30、第二处理单元40、第三控制单元50和第三处理单元60。图8中的五电平有源中点钳位型逆变拓扑的结构如图6所示。

其中：

第一控制单元10，用于调整五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，由第一储能单元中的电容为悬浮电容和滤波电容充电。

第一处理单元20，用于在对悬浮电容和滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件。

第二控制单元30，用于在确定满足第一条件时，调整五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对悬浮电容和滤波电容进行充电，对滤波电容进行放电。

第二处理单元40，用于在对滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件。

第三控制单元50，用于在确定满足第二条件时，调整五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对滤波电容进行放电。

第三处理单元60，用于判断悬浮电容的电压是否达到设定值，若悬浮电容的电压达到设定值，则确定完成对悬浮电容的预充电，若悬浮电容的电压未达到设定值，则触发第一控制单元10执行操作，直至悬浮电容的电压达到设定值。

本发明公开的预充电控制装置，利用并网逆变系统原有的滤波电路形成充放电回路，实现对悬浮电容的预充电，而不需要增加新的硬件，能够降低系统成本；并且，滤波电路中的第一电感在充放电过程中起到限流作用，能够避免在悬浮电容产生尖峰电流，从而安全地为悬浮电容进行预充电。

在上述预充电控制装置中，作为一种实施方式，第一处理单元20包括：

第一判断模块，用于判断滤波电容的电压是否升至第一电压值；

第一处理模块，用于在滤波电容的电压升至第一电压值的情况下，确定满足第一条件，在滤波电容的电压未升至第一电压值的情况下，确定不满足第一条件。

作为另一种实施方式，第一处理单元20包括：

第二判断模块，用于判断对悬浮电容和滤波电容进行充电的充电时间是否达到第一时间值；

第二处理模块，用于在充电时间达到第一时间值的情况下，确定满足第一条件，在充电时间未达到第一时间值的情况下，确定不满足第一条件。

在上述预充电控制装置中，作为一种实施方式，第二处理单元40包括：

第三判断模块，用于判断滤波电容的电压是否降至第二电压值；

第三处理模块，用于在滤波电容的电压降至第二电压值的情况下，确定满足第二条件，在滤波电容的电压未降至第二电压值的情况下，确定不满足第二条件。

在另一种实施方式中，第二处理单元40包括：

第四判断模块，用于判断对滤波电容进行放电的放电时间是否达到第二时间值；

第四处理单元，用于在放电时间达到第二时间值的情况下，确定满足第二条件，在放电时间未达到第二时间值的情况下，确定不满足第一条件。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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。

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。

Claims (10)

1.一种五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制方法，所述五电平有源中点钳位型逆变器包括第一储能单元、第二储能单元、第一开关管组、第二开关管组、第三开关管组和两个开关管，所述第一储能单元包括偶数个串联的电容，所述第二储能单元包括悬浮电容；其特征在于，所述五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与滤波电路连接，所述滤波电路至少包括第一电感和滤波电容，所述五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与所述第一电感的第一端连接，所述滤波电容的第一端与所述第一电感的第二端连接、第二端与所述第一储能单元的中点连接；

所述预充电控制方法包括：

调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，由所述第一储能单元中的电容为所述悬浮电容和所述滤波电容充电；

在对所述悬浮电容和所述滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件，所述第一条件为确定是否停止对所述悬浮电容和所述滤波电容进行充电，以避免所述滤波电容出现过压现象的依据；

当确定满足所述第一条件时，调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对所述悬浮电容和所述滤波电容进行充电，对所述滤波电容进行放电；

在对所述滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件，所述第二条件为确定是否停止对所述滤波电容进行放电，以避免所述滤波电容出现反向电压的依据；

当确定满足所述第二条件时，调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对所述滤波电容进行放电；

判断所述悬浮电容的电压是否达到设定值；

若所述悬浮电容的电压达到所述设定值，则完成对所述悬浮电容的预充电，若所述悬浮电容的电压未达到所述设定值，则再次执行由所述第一储能单元中的电容为所述悬浮电容和所述滤波电容充电的步骤及后续步骤。

2.根据权利要求1所述的预充电控制方法，其特征在于，所述在对所述悬浮电容和所述滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件，包括：

判断所述滤波电容的电压是否升至第一电压值；

若所述滤波电容的电压升至所述第一电压值，则确定满足第一条件；

若所述滤波电容的电压未升至所述第一电压值，则确定不满足第一条件。

3.根据权利要求1所述的预充电控制方法，其特征在于，所述在对所述悬浮电容和所述滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件，包括：

判断对所述悬浮电容和所述滤波电容进行充电的充电时间是否达到第一时间值；

若充电时间达到所述第一时间值，则确定满足第一条件；

若充电时间未达到所述第一时间值，则确定不满足第一条件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的预充电控制方法，其特征在于，所述在对所述滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件，包括：

判断所述滤波电容的电压是否降至第二电压值；

若所述滤波电容的电压降至所述第二电压值，则确定满足第二条件；

若所述滤波电容的电压未降至所述第二电压值，则确定不满足第二条件。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的预充电控制方法，其特征在于，所述在对所述滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件，包括：

判断对所述滤波电容进行放电的放电时间是否达到第二时间值；

若放电时间达到所述第二时间值，则确定满足第二条件；

若放电时间未达到所述第二时间值，则确定不满足第一条件。

6.一种五电平有源中点钳位型逆变器的预充电控制装置，所述五电平有源中点钳位型逆变器包括第一储能单元、第二储能单元、第一开关管组、第二开关管组、第三开关管组和两个开关管，所述第一储能单元包括偶数个串联的电容，所述第二储能单元包括悬浮电容；其特征在于，所述五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与滤波电路连接，所述滤波电路至少包括第一电感和滤波电容，所述五电平有源中点钳位型逆变器的交流输出端与所述第一电感的第一端连接，所述滤波电容的第一端与所述第一电感的第二端连接、第二端与所述第一储能单元的中点连接；

所述预充电控制装置包括：

第一控制单元，用于调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，由所述第一储能单元中的电容为所述悬浮电容和所述滤波电容充电；

第一处理单元，用于在对所述悬浮电容和所述滤波电容充电过程中，判断是否满足第一条件，所述第一条件为确定是否停止对所述悬浮电容和所述滤波电容进行充电，以避免所述滤波电容出现过压现象的依据；

第二控制单元，用于在确定满足所述第一条件时，调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对所述悬浮电容和所述滤波电容进行充电，对所述滤波电容进行放电；

第二处理单元，用于在对所述滤波电容进行放电过程中，判断是否满足第二条件，所述第二条件为确定是否停止对所述滤波电容进行放电，以避免所述滤波电容出现反向电压的依据；

第三控制单元，用于在确定满足所述第二条件时，调整所述五电平有源中点钳位型逆变器中开关管的通断状态，停止对所述滤波电容进行放电；

第三处理单元，用于判断所述悬浮电容的电压是否达到设定值，若所述悬浮电容的电压达到所述设定值，则确定完成对所述悬浮电容的预充电，若所述悬浮电容的电压未达到所述设定值，则触发所述第一控制单元执行操作，直至所述悬浮电容的电压达到所述设定值。

7.根据权利要求6所述的预充电控制装置，其特征在于，所述第一处理单元包括：

第一判断模块，用于判断所述滤波电容的电压是否升至第一电压值；

第一处理模块，用于在所述滤波电容的电压升至所述第一电压值的情况下，确定满足第一条件，在所述滤波电容的电压未升至所述第一电压值的情况下，确定不满足第一条件。

8.根据权利要求6所述的预充电控制装置，其特征在于，所述第一处理单元包括：

第二判断模块，用于判断对所述悬浮电容和所述滤波电容进行充电的充电时间是否达到第一时间值；

第二处理模块，用于在所述充电时间达到所述第一时间值的情况下，确定满足第一条件，在所述充电时间未达到所述第一时间值的情况下，确定不满足第一条件。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的预充电控制装置，其特征在于，所述第二处理单元包括：

第三判断模块，用于判断所述滤波电容的电压是否降至第二电压值；

第三处理模块，用于在所述滤波电容的电压降至所述第二电压值的情况下，确定满足第二条件，在所述滤波电容的电压未降至所述第二电压值的情况下，确定不满足第二条件。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的预充电控制装置，其特征在于，所述第二处理单元包括：

第四判断模块，用于判断对所述滤波电容进行放电的放电时间是否达到第二时间值；

第四处理单元，用于在所述放电时间达到所述第二时间值的情况下，确定满足第二条件，在所述放电时间未达到所述第二时间值的情况下，确定不满足第一条件。