CN108336920B - 一种逆变器的拓扑电路、调控方法以及光伏发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种逆变器的拓扑电路、调制方法以及光伏发电系统，该拓扑电路包括平衡桥以及多电平逆变桥，平衡桥的输出端与Bus中点相连，Bus中点通过第一预设开关与拓扑电路的N线相连。当逆变器处于并网输出平衡功率工况或离网带平衡负载工况时，控制第一预设开关断开，控制逆变桥处于SVPWM调制模式或DPWM调制模式。当逆变器处于并网输出不平衡功率工况或离网带不平衡负载工况时，控制第一预设开关闭合，控制逆变桥处于普通SPWM调制模式。可见，本拓扑电路既能够执行SVPWM调制模式或DPWM调制模式，提高了正常工况的转换效率，又能够执行普通SPWM调制模式，满足带不平衡负载的需求。且只增设一个开关，相比于采用更多桥臂实现调制的方式，减少了设备成本。

Description

一种逆变器的拓扑电路、调控方法以及光伏发电系统
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种逆变器的拓扑电路、调控方法以及光伏发电系统。
背景技术
通常，对于具有并网运行、离网带载功能的三相光伏储能逆变器，综合其转换效率以及离网不平衡负载等因素，通常采用多电平拓扑电路，并对N线进行控制。
常用的多电平拓扑电路如图1以及图2所示，其中，图1为具有中点平衡桥的三桥臂多电平逆变拓扑电路，具体的，该拓扑电路由Bus中点平衡桥以及三桥臂多电平逆变桥组成，当离网带不平衡负载、并网低电压穿越导致的中点不平衡时，启动平衡桥控制Bus中点电压，然而，该拓扑电路由于N线连接到Bus中点，限定了调制时输出桥臂与Bus中点之间的电压为正弦电压，因此，该多电平拓扑电路只能进行普通的SPWM调制模式，逆变效率较低。
图2为四桥臂多电平逆变拓扑电路，具体的，该拓扑电路由四桥臂多电平逆变桥组成，通过第四桥臂控制N线共模电压，该拓扑电路工作在SVPWM调制模式，提高了逆变效率，但由于增加第四桥臂，导致增加设备成本以及共模干扰。
因此，如何提供一种逆变器的拓扑电路以及光伏发电系统，既能减少设备成本、提高正常工况的转换效率又能满足带不平衡负载的需求，是本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种逆变器的拓扑电路以及光伏发电系统，既能减少设备成本、提高正常工况的转换效率又能满足带不平衡负载的需求。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种逆变器的拓扑电路，包括：平衡桥以及多电平逆变桥，所述平衡桥的输出端与Bus中点相连，所述Bus中点通过第一预设开关与所述拓扑电路的N线相连。
可选的，所述第一预设开关包括继电器以及功率开关管。
可选的，所述多电平逆变桥包括三桥臂逆变桥或两桥臂逆变桥。
一种调控方法，应用于如任意一项上述的逆变器的拓扑电路，所述调控方法包括：
获取所述逆变器的工况；
当所述逆变器处于并网输出平衡功率工况时，控制所述第一预设开关断开，控制所述平衡桥处于第一工作状态，控制所述多电平逆变桥处于SVPWM调制模式或DPWM调制模式；
当所述逆变器处于并网输出不平衡功率工况时，控制所述第一预设开关闭合，控制所述平衡桥处于第二工作状态，控制所述多电平逆变桥处于普通SPWM调制模式；
当所述逆变器处于离网带平衡负载工况时，控制所述第一预设开关断开，控制所述平衡桥处于第一工作状态，控制所述多电平逆变桥处于SVPWM调制模式或DPWM调制模式；
当所述逆变器处于离网带不平衡负载工况时，控制所述第一预设开关闭合，控制所述平衡桥处于第二工作状态，控制所述多电平逆变桥处于普通SPWM调制模式。
可选的，还包括：
获取所述Bus中点的偏移电压值，当所述Bus中点的偏移电压值符合第一预设条件时，控制所述平衡桥处于第二工作状态。
可选的，所述第一工作状态为控制所述平衡桥不工作，所述第二工作状态为控制所述平衡桥工作。
可选的，所述当所述Bus中点的偏移电压值符合第一预设条件时，控制所述平衡桥处于第二工作状态，包括：
获取所述拓扑电路的正Bus电压值以及负Bus电压值；
确定所述正Bus电压值与所述负Bus电压值的差值为所述Bus中点的偏移电压值；
当所述差值大于预设差值时，控制所述平衡桥处于第二工作状态。
一种光伏发电系统，包括任意一项上述的逆变器的拓扑电路。
基于上述技术方案，本发明实施例提供了一种逆变器的拓扑电路、调制方法以及光伏发电系统，该拓扑电路包括平衡桥以及多电平逆变桥，平衡桥的输出端与Bus中点相连，Bus中点通过第一预设开关与拓扑电路的N线相连。当逆变器处于并网输出平衡功率工况或离网带平衡负载工况时，控制第一预设开关断开，控制逆变桥处于SVPWM调制模式或DPWM调制模式。当逆变器处于并网输出不平衡功率工况或离网带不平衡负载工况时，控制第一预设开关闭合，控制逆变桥处于普通SPWM调制模式。可见，本拓扑电路当第一预设开关断开时，能够执行SVPWM调制模式或DPWM调制模式，提高了正常工况的转换效率，当第一预设开关闭合时，能够执行普通SPWM调制模式，满足带不平衡负载的需求。同时，本拓扑电路只增加了第一预设开关，相比于采用更多桥臂实现调制的方式，减少了设备成本。
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为现有技术中的拓扑电路的示意图；
图2为现有技术中的又一拓扑电路的示意图；
图3为本发明实施例提供的拓扑电路的示意图；
图4为本发明实施例提供的又一拓扑电路的示意图。
具体实施方式
请参阅图3，为本实施例提供的一种逆变器的拓扑电路的示意图，包括：平衡桥以及多电平逆变桥，所述平衡桥的输出端与Bus中点相连，所述Bus中点通过第一预设开关与所述拓扑电路的N线相连。
具体的，所述第一预设开关可以为继电器以及功率开关管等开关器件。所述多电平逆变桥可以为三桥臂逆变桥或两桥臂逆变桥，又可以如图4所示，包括两电平结构。
结合上述电路结构，本实施例的调控方法如下：
获取所述逆变器的工况；
当所述逆变器处于并网输出平衡功率工况时，控制所述第一预设开关断开，控制所述平衡桥处于第一工作状态，控制所述多电平逆变桥处于SVPWM调制模式或DPWM调制模式；
当所述逆变器处于并网输出不平衡功率工况时，控制所述第一预设开关闭合，控制所述平衡桥处于第二工作状态，控制所述多电平逆变桥处于普通SPWM调制模式；
当所述逆变器处于离网带平衡负载工况时，控制所述第一预设开关断开，控制所述平衡桥处于第一工作状态，控制所述多电平逆变桥处于SVPWM调制模式或DPWM调制模式；
当所述逆变器处于离网带不平衡负载工况时，控制所述第一预设开关闭合，控制所述平衡桥处于第二工作状态，控制所述多电平逆变桥处于普通SPWM调制模式。
可见，本拓扑电路当第一预设开关断开时，能够执行SVPWM调制模式或DPWM调制模式，提高了正常工况的转换效率，当第一预设开关闭合时，能够执行普通SPWM调制模式，满足带不平衡负载的需求。同时，本拓扑电路只增加了第一预设开关，相比于采用更多桥臂实现调制的方式，减少了设备成本。
需要说明的是，在本实施例中，第一工作状态可以为控制所述平衡桥不工作，第二工作状态可以为控制所述平衡桥工作。
在上述实施例的基础上，为了更好的调节拓扑电路的效率，本实施例提供的调控方法，还可以获取所述Bus中点的偏移电压值，当所述Bus中点的偏移电压值符合第一预设条件时，控制所述平衡桥处于第二工作状态。
具体的，除此，本实施例中，获取所述Bus中点的偏移电压值，当所述Bus中点的偏移电压值符合第一预设条件时，控制所述平衡桥处于第二工作状态，还可以通过如下具体方式实现：
获取所述拓扑电路的正Bus电压值以及负Bus电压值；
确定所述正Bus电压值与所述负Bus电压值的差值为所述Bus中点的偏移电压值；
当所述差值大于预设差值时，控制所述平衡桥处于第二工作状态。
即，采用上述实施例提供的拓扑电路，并没有选用第四桥臂，降低了设备成本，且，户用光储逆变器绝大部分时间工作在正常并网平衡功率下，这时候停止平衡桥工作、断开第一预设开关SW、逆变桥用SVPWM或DPWM调制，提高了转换效率。当Bus中点不平衡、离网带不平衡负载等少数工况时，采用普通调制模式，满足功能要求。
在上述实施例的基础上，本实施例还提供了一种光伏发电系统，包括任意一项上述的逆变器的拓扑电路。该光伏发电系统的工作原理以及技术效果请参见上述拓扑电路的工作原理以及技术效果，在此不重复叙述。
综上，本发明实施例提供了一种逆变器的拓扑电路、调制方法以及光伏发电系统，该拓扑电路包括平衡桥以及多电平逆变桥，平衡桥的输出端与Bus中点相连，Bus中点通过第一预设开关与拓扑电路的N线相连。当逆变器处于并网输出平衡功率工况或离网带平衡负载工况时，控制第一预设开关断开，控制逆变桥处于SVPWM调制模式或DPWM调制模式。当逆变器处于并网输出不平衡功率工况或离网带不平衡负载工况时，控制第一预设开关闭合，控制逆变桥处于普通SPWM调制模式。可见，本拓扑电路当第一预设开关断开时，能够执行SVPWM调制模式或DPWM调制模式，提高了正常工况的转换效率，当第一预设开关闭合时，能够执行普通SPWM调制模式，满足带不平衡负载的需求。同时，本拓扑电路只增加了第一预设开关，相比于采用更多桥臂实现调制的方式，减少了设备成本。
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。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
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 (8)

1.一种逆变器的拓扑电路，其特征在于，包括：平衡桥以及多电平逆变桥，所述平衡桥的输出端与Bus中点相连，所述多电平逆变桥与LC滤波电路相连，所述Bus中点通过第一预设开关与所述LC滤波电路的电容输出端相连，所述LC滤波电路的电容输出端与所述拓扑电路的N线相连。
2.根据权利要求1所述的逆变器的拓扑电路，其特征在于，所述第一预设开关包括继电器以及功率开关管。
3.根据权利要求1所述的逆变器的拓扑电路，其特征在于，所述多电平逆变桥包括三桥臂逆变桥或两桥臂逆变桥。
4.一种调控方法，其特征在于，应用于如权利要求1-3中任意一项所述的逆变器的拓扑电路，所述调控方法包括：
获取所述逆变器的工况；
当所述逆变器处于并网输出平衡功率工况时，控制所述第一预设开关断开，控制所述平衡桥处于第一工作状态，控制所述多电平逆变桥处于SVPWM调制模式或DPWM调制模式；
当所述逆变器处于并网输出不平衡功率工况时，控制所述第一预设开关闭合，控制所述平衡桥处于第二工作状态，控制所述多电平逆变桥处于普通SPWM调制模式；
当所述逆变器处于离网带平衡负载工况时，控制所述第一预设开关断开，控制所述平衡桥处于第一工作状态，控制所述多电平逆变桥处于SVPWM调制模式或DPWM调制模式；
当所述逆变器处于离网带不平衡负载工况时，控制所述第一预设开关闭合，控制所述平衡桥处于第二工作状态，控制所述多电平逆变桥处于普通SPWM调制模式。
5.根据权利要求4所述的调控方法，其特征在于，还包括：
获取所述Bus中点的偏移电压值，当所述Bus中点的偏移电压值符合第一预设条件时，控制所述平衡桥处于第二工作状态。
6.根据权利要求4所述的调控方法，其特征在于，所述第一工作状态为控制所述平衡桥不工作，所述第二工作状态为控制所述平衡桥工作。
7.根据权利要求5所述的调控方法，其特征在于，所述当所述Bus中点的偏移电压值符合第一预设条件时，控制所述平衡桥处于第二工作状态，包括：
获取所述拓扑电路的正Bus电压值以及负Bus电压值；
确定所述正Bus电压值与所述负Bus电压值的差值为所述Bus中点的偏移电压值；
当所述差值大于预设差值时，控制所述平衡桥处于第二工作状态。
8.一种光伏发电系统，其特征在于，包括如权利要求1-3中任意一项所述的逆变器的拓扑电路。
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