一種五電平光伏逆變器輸入電壓控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N五電平光伏逆變器輸入電壓控制方法及系統(tǒng)，當(dāng)啟動前級雙向DC/DC模塊，先控制其在升壓模式工作，使PV電池板通過升壓電路為第一母線電容充電，當(dāng)滿足第一預(yù)設(shè)條件后，控制雙向DC/DC模塊切換到降壓模式工作，使第一母線電容通過雙向DC/DC模塊的降壓電路為第二母線電容充電，當(dāng)滿足第二預(yù)設(shè)條件時，返回升壓模式繼續(xù)工作，如此交替直至流過雙向DC/DC模塊中的電抗器的電流大于設(shè)定閥值后，控制雙向DC/DC模塊保持在升壓模式工作，解決了逆變器啟動時輸入功率較小，而第二母線電容的一部分功率通過后級逆變單元直接輸送至電網(wǎng)，且能量補(bǔ)充不及時使第二母線電容的電壓拉低，從而導(dǎo)致五電平光伏逆變器的輸入電壓失控，影響其正常啟動的技術(shù)問題。
【專利說明】-種五電平光伏逆變器輸入電壓控制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要設(shè)及光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制領(lǐng)域，更具體地說是設(shè)及一種五電平光 伏逆變器輸入電壓控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的一個重要部件，用來將PV電池板生成的直 流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸送至電網(wǎng)，如圖1是一種基于五電平光伏逆變器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，該五電平光伏逆變器包括：前級雙向DC/DC模塊、后級逆變單元W 及第一母線電容、第二母線電容等，其中，第一母線電容包括第一正向母線電容C1和第一 負(fù)母線電容C2 ;第二母線電容包括第二正母線電容C3和第二負(fù)母線電容C4 ;前級的雙向 DC/DC模塊包括輸入端與PV電池板正極連接，輸出端與第一正向母線電容C1并聯(lián)且與后級 的逆變單元的第一開關(guān)管SP2和第S開關(guān)管SN0連接的第一雙向DC/DC電路，W及輸入端 與PV電池板負(fù)極連接，輸出端與第一負(fù)母線電容C2并聯(lián)且與后級的逆變單元的第五開關(guān) 管SN2連接的第二雙向DC/DC電路，且第二正母線電容C3和第二負(fù)母線電容C4首尾串聯(lián) 后與PV電池板輸出端并聯(lián)，后級的逆變單元的第二開關(guān)管SP1 -端與PV電池板正極連接， 另一端與濾波模塊連接，第四開關(guān)管SN1 -端與PV電池板負(fù)極連接，另一端與濾波模塊連 接。
[0003] 基于圖1所示的結(jié)構(gòu)示意圖，在實際應(yīng)用中，當(dāng)啟動五電平光伏逆變器時，通常都 會先控制逆變側(cè)電平模式工作，然后啟動第一雙向DC/DC電路和第二雙向DC/DC電路， 當(dāng)?shù)谝荒妇€電容電壓穩(wěn)定后，將五電平逆變單元切換到五電平模式工作，然而在切換過程 中，PV電池板的一部分輸出功率將通過前級雙向DC/DC模塊輸送至第一母線電容，另一部 分輸出功率將會直接通過第二開關(guān)管SP1和第四開關(guān)管SN1流向電網(wǎng)，該將使得五電平光 伏逆變器的前級DC/DC模塊與后級逆變單元存在功率禪合，因而，在該五電平光伏逆變器 啟動時，會因為PV電池板輸入到五電平光伏逆變器的功率較小，且補(bǔ)充不及時而將第二母 線電容的電壓拉低，從而導(dǎo)致五電平光伏逆變器的輸入電壓失控，從而影響五電平光伏逆 變器的正常啟動。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種五電平光伏逆變器輸入電壓控制方法及系統(tǒng)，解決 了現(xiàn)有技術(shù)中由于PV電池板輸入功率過低，且其一部分功率直接通過后級逆變單元流向 電網(wǎng)，能量未得到及時補(bǔ)充而將第二母線電容的電壓拉低，導(dǎo)致五電平光伏逆變器的輸入 電壓失控，從而影響五電平光伏逆變器正常啟動的技術(shù)問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝?W下技術(shù)方案：
[0006] 一種五電平光伏逆變器輸入電壓控制方法，五電平光伏逆變器包括第一母線電 容、前級雙向DC/DC模塊、第二母線電容、后級逆變單元和濾波模塊，所述方法包括：
[0007] 啟動所述五電平光伏逆變器中的前級雙向DC/DC模塊；
[0008] 控制所述雙向DC/DC模塊工作在升壓模式，由PV電池板通過所述雙向DC/DC模塊 的升壓電路為所述第一母線電容充電；
[0009] 當(dāng)滿足第一預(yù)設(shè)條件后，控制所述雙向DC/DC模塊切換到降壓模式工作，由所述 第一母線電容通過所述雙向DC/DC模塊的降壓電路為第二母線電容充電；
[0010] 當(dāng)滿足第二預(yù)設(shè)條件后，返回所述控制所述雙向DC/DC模塊工作在升壓模式，由 PV電池板通過所述雙向DC/DC模塊的升壓電路為所述第一母線電容充電步驟，直至檢測到 的流過所述雙向DC/DC模塊中的電抗器的電流大于設(shè)定閥值時，控制所述雙向DC/DC模塊 保持在升壓模式工作。
[0011] 優(yōu)選的，所述第一預(yù)設(shè)條件和所述第二預(yù)設(shè)條件具體均為所述雙向DC/DC模塊中 互補(bǔ)的兩個半導(dǎo)體開關(guān)器件工作時的死區(qū)時間。
[0012] 優(yōu)選的，所述控制所述雙向DC/DC模塊保持在升壓模式工作具體為：
[0013] 控制所述雙向DC/DC模塊中的降壓電路停止工作，使所述雙向DC/DC模塊僅工作 在所述升壓模式。
[0014] 優(yōu)選的，所述方法還包括：
[0015] 檢測所述第二母線電容的當(dāng)前電壓；
[0016] 判定所述當(dāng)前電壓是否滿足預(yù)設(shè)的所述五電平光伏器的正常啟動要求；
[0017] 若滿足，則直接執(zhí)行所述控制所述雙向DC/DC模塊僅工作在升壓模式步驟；
[001引若不滿足，輸出提示信息。
[0019] 優(yōu)選的，所述提示信息具體為蜂鳴器聲、指示燈閃爍或語音信號。
[0020] 一種五電平光伏逆變器輸入電壓控制系統(tǒng)，五電平光伏逆變器包括第一母線電 容、前級雙向DC/DC模塊、第二母線電容、后級逆變單元和濾波模塊，所述系統(tǒng)包括：
[0021] 與所述五電平光伏逆變器中的前級雙向DC/DC模塊連接，控制所述雙向DC/DC模 塊啟動的啟動控制模塊；
[0022] 與所述雙向DC/DC模塊中的升壓電路連接，當(dāng)啟動所述雙向DC/DC模塊時，控制所 述升壓電路工作，由PV電池板通過所述升壓電路為所述第一母線電容充電，并在滿足第一 預(yù)設(shè)條件時，控制所述升壓電路停止工作的升壓控制模塊；
[0023] 與所述雙向DC/DC模塊中的降壓電路連接，當(dāng)所述升壓電路滿足所述第一預(yù)設(shè)條 件時，控制所述降壓電路工作，由所述第一母線電容通過所述降壓電路為第二母線電容充 電，并在滿足第二預(yù)設(shè)條件時，控制所述降壓電路停止工作的降壓控制模塊；
[0024] 則所述升壓控制模塊還用于在所述降壓電路滿足所述第二預(yù)設(shè)條件時，控制所述 升壓電路重新工作；
[0025] 與所述雙向DC/DC模塊中的電抗器連接，檢測流過所述電抗器的電流，并在所述 電抗器上的電流大于設(shè)定閥值時，觸發(fā)所述升壓控制模塊控制所述升壓電路一直工作，且 觸發(fā)所述降壓控制模塊控制所述降壓電路停止工作的電流檢測模塊。
[0026] 優(yōu)選的，還包括：
[0027] 與所述第二母線電容的兩端連接，檢測所述第二母線電容的當(dāng)前電壓的電壓檢測 模塊；
[002引分別與所述電壓檢測模塊和所述升壓控制模塊連接，判定所述電壓檢測模塊輸出 的所述當(dāng)前電壓是否滿足預(yù)設(shè)的所述五電平光伏器的正常啟動要求，若滿足，則觸發(fā)所述 升壓控制模塊工作，若不滿足，輸出提示信息的判定模塊。
[0029] 優(yōu)選的，所述判定模塊包括：
[0030] 判定電路，用于判定所述電壓檢測模塊輸出的所述當(dāng)前電壓是否滿足預(yù)設(shè)的所 述五電平光伏器的正常啟動要求，若滿足，輸出第一觸發(fā)信號；若不滿足，輸出第二觸發(fā)信 號；
[0031] 報警電路，用于在接收到所述判定電路輸出的第二觸發(fā)信號時，輸出提示信息；
[0032] 則所述升壓控制模塊和所述降壓控制模塊接收到所述第一觸發(fā)信號時，所述升壓 控制模塊控制所述升壓電路一直工作，且所述降壓控制模塊控制所述降壓電路停止工作。
[0033] 優(yōu)選的，所述報警電路具體為指示燈、蜂鳴器、語音模塊或顯示器。
[0034] 優(yōu)選的，所述電流檢測模塊具體為電流傳感器或電流采樣電路。由此可見，與現(xiàn)有 技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┝艘环N五電平光伏逆變器輸入電壓控制方法及系統(tǒng)，在啟動五電平 光伏逆變器中的前級雙向DC/DC模塊時，首先控制該雙向DC/DC模塊在升壓模式工作，使 得PV電池板將通過該雙向DC/DC模塊的升壓電路為第一母線電容充電，當(dāng)滿足第一預(yù)設(shè)條 件后，再控制該雙向DC/DC模塊切換到降壓模式工作，使得該第一母線電容通過該雙向DC/ DC模塊的降壓電路為第二母線電容充電，當(dāng)滿足第二預(yù)設(shè)條件后，返回上述升壓模式繼續(xù) 工作，如此交替工作直至流過前級雙向DC/DC模塊中的電抗器的電流大于設(shè)定閥值后，控 制該雙向DC/DC模塊保持在升壓模式工作，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中五電平光伏逆變器啟動 時，PV電池板的輸出功率較小，且其一部分輸出功率還直接通過后級逆變單元流向電網(wǎng)， 未得到及時補(bǔ)充而將第二母線電容的電壓拉低，從而導(dǎo)致五電平光伏逆變器的輸入電壓失 控，影響該五電平光伏逆變器正常啟動的技術(shù)問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0036] 圖1為現(xiàn)有的一種基于五電平光伏逆變器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明一種五電平光伏逆變器輸入電壓控制方法實施例的流程示意圖； [003引圖3為本發(fā)明一種電抗器電流與升壓電路工作狀態(tài)的關(guān)系曲線圖；
[0039] 圖4為本發(fā)明一種五電平光伏逆變器輸入電壓控制系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041] 本申請?zhí)峁┝艘环N五電平光伏逆變器輸入電壓控制方法及系統(tǒng)，在啟動五電平光 伏逆變器中的前級雙向DC/DC模塊時，首先控制該雙向DC/DC模塊在升壓模式工作，使得 PV電池板將通過該雙向DC/DC模塊的升壓電路為第一母線電容充電，當(dāng)滿足第一預(yù)設(shè)條 件后，再控制該雙向DC/DC模塊切換到降壓模式工作，使得該第一母線電容通過該雙向DC/ DC模塊的降壓電路為第二母線電容充電，當(dāng)滿足第二預(yù)設(shè)條件后，返回上述升壓模式繼續(xù) 工作，如此交替工作直至流過前級雙向DC/DC模塊中的電抗器的電流大于設(shè)定閥值后，控 制該雙向DC/DC模塊保持在升壓模式工作，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中五電平光伏逆變器啟動 時，PV電池板的輸出功率較小，且其一部分輸出功率還直接通過后級逆變單元流向電網(wǎng)， 未得到及時補(bǔ)充而將第二母線電容的電壓拉低，從而導(dǎo)致五電平光伏逆變器的輸入電壓失 控，影響該五電平光伏逆變器正常啟動的技術(shù)問題。
[0042] 參照圖2所示的本發(fā)明一種五電平光伏逆變器輸入電壓控制方法的流程示意圖， 在本實施例中，該方法具體可W包括W下步驟：
[0043] 步驟S21 ;啟動五電平光伏逆變器中的前級雙向DC/DC模塊。
[0044] 結(jié)合圖1所示的基于五電平光伏逆變器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，在本實施 例的實際應(yīng)用中，當(dāng)該五電平光伏逆變器滿足并網(wǎng)條件啟動時，通常是先對第一母線電容 進(jìn)行預(yù)充電，預(yù)充電結(jié)束后先電平模式啟動電網(wǎng)側(cè)逆變器，待第一母線電壓達(dá)到設(shè)定 值后才啟動前級雙向DC/DC模塊。
[0045] 如圖1所示，五電平光伏逆變器中的前級雙向DC/DC模塊包括四個半導(dǎo)體開關(guān)器 件W及與其一一對應(yīng)反向并聯(lián)二級管，還有兩個電抗器L1和L2,若按照該雙向DC/DC模塊 與PV電池板的連接，可將該雙向DC/DC模塊分為與該PV電池板的正極連接的第一雙向DC/ DC電路11，W及與該PV電池板的負(fù)極連接的第二雙向DC/DC電路12。
[0046] 其中，該第一雙向DC/DC電路11包括電抗器11，W及串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)器件化1 和半導(dǎo)體開關(guān)器件化2, W及與半導(dǎo)體開關(guān)器件化1反向并聯(lián)的二極管化dl，與半導(dǎo)體開關(guān) 器件Tp2反向并聯(lián)的二極管化d2 ;第二雙向DC/DC電路12包括電抗器L2, W及串聯(lián)的半 導(dǎo)體開關(guān)器件Tnl和半導(dǎo)體開關(guān)器件化2, W及與半導(dǎo)體開關(guān)器件Tnl反向并聯(lián)的二極管 Tndl，與半導(dǎo)體開關(guān)器件Tn2反向并聯(lián)的二極管化d2,且該半導(dǎo)體開關(guān)器件化2與半導(dǎo)體開 關(guān)器件Tp2連接。
[0047] 在本實施例的實際應(yīng)用中，為了方便后續(xù)描述，可通過控制該四個半導(dǎo)體開關(guān)器 件的工作狀態(tài)，將該雙向DC/DC模塊的工作狀態(tài)分為W下兩種：
[0048] 第一工作狀態(tài)：半導(dǎo)體開關(guān)器件化2和半導(dǎo)體開關(guān)器件Tn2工作，其余半導(dǎo)體開關(guān) 器件停止工作時，第一電抗器L1、半導(dǎo)體開關(guān)器件Tp2和二極管化dl將構(gòu)成正向Boost電 路，而第二電抗器L2、半導(dǎo)體開關(guān)器件Tn2和二極管化dl將構(gòu)成負(fù)向Boost電路，其中，該 正向Boost電路和負(fù)向Boost電路構(gòu)成了該雙向DC/DC電路的升壓電路，此時第一雙向DC/ DC電路11和第二雙向DC/DC電路12均工作在升壓模式。
[0049] 第二工作狀態(tài)：半導(dǎo)體開關(guān)器件化1和半導(dǎo)體開關(guān)器件化1工作，其余開光管停止 工作時，第一電抗器11、半導(dǎo)體開關(guān)器件Tpl和二極管化d2將構(gòu)成正向Buck電路，而第二 電抗器L2、半導(dǎo)體開關(guān)器件Tnl和二極管化d2將構(gòu)成負(fù)向Buck電路，其中，該正向Buck電 路和負(fù)向Buck電路構(gòu)成了雙向DC/DC電路的降壓電路，此時，第一雙向DC/DC電路11和第 二雙向DC/DC電路12均工作在降壓模式。
[0化0] 步驟S22 ;控制雙向DC/DC模塊工作在升壓模式，由PV電池板通過所述雙向DC/DC 模塊的升壓電路為所述第一母線電容充電。
[005U 在五電平光伏逆變器實際應(yīng)用中，在啟動其前級的雙向DC/DC模塊后，將首先控 制該雙向DC/DC模塊在第一工作狀態(tài)工作，即控制該雙向DC/DC模塊的升壓電路工作，使其 工作在升壓模式，此時，與該五電平光伏逆變器輸入端連接的PV電池板將通過該升壓電路 為第一母線電容充電。
[0052] 步驟S23,當(dāng)滿足第一預(yù)設(shè)條件后，控制雙向DC/DC模塊切換到降壓模式工作，由 第一母線電容通過雙向DC/DC模塊的降壓電路為第二母線電容充電。
[0化3] 其中，該第一預(yù)設(shè)條件可W為雙向DC/DC模塊中互補(bǔ)的兩個半導(dǎo)體開關(guān)器件工作 時的死區(qū)時間，其具體數(shù)值可W根據(jù)雙向DC/DC模塊所選器件的參數(shù)W及該五電平光伏逆 變器的工作需要計算得到，具體計算過程屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)，本發(fā)明在此不作詳述，而 且，在本實施例的實際應(yīng)用中，該死區(qū)時間是可調(diào)的，本發(fā)明并不限定其具體數(shù)值。
[0化4] 基于此，在本實施例中，在升壓電路工作第一死區(qū)時間后，將控制該升壓電路停止 工作，且與其對應(yīng)的降壓電路工作，從而使該雙向DC/DC模塊處于第二工作狀態(tài)，即工作在 降壓模式，此時，第一母線電容、Buck電路W及第二母線電容形成回路，由該第一母線電容 為第二母線電容充電。
[0化5] 具體的，第一正母線電容C1通過正向Buck電路為第二正母線電容C3充電，第一 負(fù)母線電容C2通過負(fù)向Buck電路為第二負(fù)母線電容C4充電，從而使得該五電平光伏逆變 器從S電平模式切換到五電平模式過程中，因PV電池板輸出端通過第二開關(guān)管SP1和第四 開關(guān)管SN1直接與電網(wǎng)側(cè)連接，將當(dāng)前輸出功率已經(jīng)較小的PV電池板的一部分功率直接輸 送至電網(wǎng)而使第二母線電容電壓拉低過程，及時給予該第二母線電容能量補(bǔ)充，從而避免 了該五電平光伏逆變器的輸入電壓失控，保證了五電平光伏逆變器正常啟動。
[0化6] 步驟S24 ;當(dāng)滿足第二預(yù)設(shè)條件后，返回步驟S22,直至檢測到的流過所述雙向DC/ DC模塊中的電抗器上的電流大于設(shè)定閥值時，控制雙向DC/DC模塊保持在升壓模式工作。 [0化7] 其中，該第二預(yù)設(shè)條件可W與上述第一預(yù)設(shè)條件相同，均為雙向DC/DC模塊中互 補(bǔ)的兩個半導(dǎo)體開關(guān)器件工作時的死區(qū)時間，當(dāng)降壓電路工作第二死區(qū)時間后，將返回步 驟S22,從而使雙向DC/DC模塊在升壓模式和降壓模式之間交替工作，直至系統(tǒng)穩(wěn)定后，控 制該雙向DC/DC模塊僅工作在升壓模式。
[005引需要說明的是，本實施例中，關(guān)于系統(tǒng)穩(wěn)定的判定過程如下：
[0059] W正半邊電抗器L1為例進(jìn)行說明，由于流過第一雙向DC/DC模塊的電流實際上與 流過電抗器L1的電流相同，因而，本實施例實際應(yīng)用中，可通過檢測該電抗器L1的電流，獲 得流過第一雙向DC/DC模塊的電流，如圖3所示的電抗器電流與升壓電路工作狀態(tài)的關(guān)系 曲線，曲線31表示流過電抗器L1的電流，曲線32表示開關(guān)管TP2的驅(qū)動脈沖。有圖可知， 在Ib時刻對流過電抗器L1的電流進(jìn)行采樣，得到電抗器L1的電流I e，若U表示PV電池板 輸入的正半邊電壓，即輸入至第一 DC/DC模塊的電壓，L表示電抗器L1的感值，A、C兩點分 別是流過電抗器L1的電流峰值Ia和谷值I其對應(yīng)的時刻為Ta、T。，則AC兩點的電流差A(yù) I =Ia-Ic，時間差A(yù)t = VTa，其中，該些參數(shù)中的U、L和At可通過檢測或計算得到，即為 已知參數(shù)。
[0060] 因而，根據(jù)公式U = ，可計算得到C點電流1。= I e- A 1/2,當(dāng)檢測到C點電流 AI 大于一定閥值時，即可關(guān)閉降壓電路，使雙向DC/DC模塊僅工作在升壓模式，無需再考慮死 區(qū)和窄脈沖的影響。
[0061] 基于此，上述步驟S24中，所述直至檢測到的電抗器上的電流大于設(shè)定閥值，其實 際上檢測到流過電抗器上的電流的最小值即C點電流值大于設(shè)定閥值，將使雙向DC/DC模 塊退出升降壓交替模式，而僅在升壓模式工作。另外，在本實施例的實際應(yīng)用中，在能量雙 向流動時，由于半導(dǎo)體開關(guān)器件Tpl與化2互補(bǔ)，Tnl與Tn2互補(bǔ)，因而，在對該些半導(dǎo)體開 關(guān)器件進(jìn)行調(diào)制，使雙向DC/DC模塊在升壓模式和降壓模式之間交替工作時，必須要考慮 因死區(qū)窄脈沖等問題，才能保證五電平逆變電路工作可靠性。
[0062] 針對該問題，本發(fā)明實施例在確定系統(tǒng)穩(wěn)定，即電抗器上的電流大于設(shè)定閥值時， 使前級雙向DC/DC模塊退出升降壓交替模式，僅工作在升壓模式，即關(guān)斷該雙向DC/DC模塊 的半導(dǎo)體開關(guān)器件Tpl和化1，使其保持在第一工作狀態(tài)下工作，即保持升壓電壓電路正常 工作，從而避免了因能量雙向流動時，且此時無需再考慮死區(qū)窄脈沖，保證了電路工作可靠 性，避免了輸出電壓的崎變，降低了雙向DC/DC模塊的開關(guān)損耗。
[0063] 可選的，在第一母線電容為第二母線電容充電時，系統(tǒng)還可W檢測第二母線電容 的當(dāng)前電壓，并判定該當(dāng)前電壓是否滿足預(yù)設(shè)的所述五電平光伏器的正常啟動要求，若滿 足，則直接執(zhí)行上述步驟S24 ;若不滿足，輸出提示信息，如指示燈閃爍信號、蜂鳴器聲音信 號或包含有報警內(nèi)容的語音信號等等，來告知工作人員此時五電平光伏逆變器的輸入電壓 過低即處于輕載狀態(tài)，將影響該五電平光伏逆變器的正常啟動。需要說明的是，本發(fā)明對該 提示信息的表現(xiàn)形式不作具體限定。
[0064] 另外，對于雙向DC/DC模塊可W是單路（如圖1)，也可W是多路交錯并聯(lián)，本發(fā)明 對此不作具體限定，具體控制過程類似，本發(fā)明對此不再詳述說明。
[0065] 基于上述分析，本發(fā)明實施例在啟動五電平光伏逆變器中的前級雙向DC/DC模塊 時，首先控制該雙向DC/DC模塊在升壓模式工作，使得PV電池板將通過該雙向DC/DC模塊 的升壓電路為第一母線電容充電，當(dāng)滿足第一預(yù)設(shè)條件后，再控制該雙向DC/DC模塊切換 到降壓模式工作，使得該第一母線電容通過該雙向DC/DC模塊的降壓電路為第二母線電容 充電，當(dāng)滿足第二預(yù)設(shè)條件后，返回上述升壓模式繼續(xù)工作，如此交替工作直至流過雙向 DC/DC模塊中的電抗器的電流大于設(shè)定閥值后，控制該雙向DC/DC模塊保持在升壓模式工 作，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中五電平光伏逆變器啟動時，PV電池板的輸出功率較小，且其一部 分輸出功率還直接通過第二開關(guān)管SP1和第四開關(guān)管SN1流向電網(wǎng)，未得到及時補(bǔ)充而將 第二母線電容的電壓拉低，從而導(dǎo)致五電平光伏逆變器的輸入電壓失控，影響該五電平光 伏逆變器正常啟動的技術(shù)問題。
[0066] 參照圖4所示的本發(fā)明一種五電平光伏逆變器輸入電壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖， 其中，結(jié)合圖1可知，該五電平光伏逆變器可W包括；并聯(lián)在PV電池板輸出端的第二母線電 容，與該PV電池板輸出端連接的雙向DC/DC模塊，并聯(lián)在該雙向DC/DC模塊輸出端的第一 母線電容，輸入端與雙向DC/DC模塊輸出端連接，輸出端通過濾波模塊與電網(wǎng)連接的后級 逆變單元，則本實施例所提供的五電平光伏逆變器輸入電壓控制系統(tǒng)具體可W包括；啟動 控制模塊41、升壓控制模塊42、降壓控制模塊443和電流檢測模塊44,其中；
[0067] 啟動控制模塊41與所述五電平光伏逆變器中的前級雙向DC/DC模塊連接，控制所 述雙向DC/DC模塊啟動。
[0068] 升壓控制模塊42與所述雙向DC/DC模塊中的升壓電路連接，當(dāng)啟動該雙向DC/ DC模塊時，控制所述升壓電路工作，由PV電池板通過所述升壓電路為所述第一母線電容充 電，并在滿足第一預(yù)設(shè)條件時，控制所述升壓電路停止工作。
[0069] 具體的，該升壓控制模塊42與半導(dǎo)體開關(guān)器件Tp2和化2的控制端連接，當(dāng)該雙 向DC/DC模塊啟動時，該升壓控制模塊42首先控制該半導(dǎo)體開關(guān)器件Tp2和Tn2工作，從 而使其與對應(yīng)的二極管構(gòu)成Boost電路，即控制該雙向DC/DC模塊工作在升壓模式。此時， PV電池板將通過該Boost電路為第一母線電容充電。
[0070] 其中，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)時間為雙向DC/DC模塊中互補(bǔ)的兩個半導(dǎo)體開關(guān)器件工作時的 死區(qū)時間，命名為第一死區(qū)時間，則判斷是否滿足第一預(yù)設(shè)條件即判斷升壓電路工作時間 是否達(dá)到第一死區(qū)時間。
[0071] 降壓控制模塊43與所述雙向DC/DC模塊中的降壓電路連接，當(dāng)所述升壓電路滿足 所述第一預(yù)設(shè)條件時，控制所述降壓電路工作，由所述第一母線電容通過所述降壓電路為 第二母線電容充電，并在滿足第二預(yù)設(shè)條件時，控制所述降壓電路停止工作。
[007引具體的，當(dāng)?shù)诙A(yù)設(shè)條件為第二死區(qū)時間時，該降壓控制模塊43與半導(dǎo)體開關(guān)器 件Tpl和化1的控制端連接，當(dāng)上述升壓電路工作第一死區(qū)時間后，該降壓控制模塊43將 控制半導(dǎo)體開關(guān)器件Tpl和Tnl工作，從而使其與對應(yīng)的二極管構(gòu)成的Buck電路工作，即 控制該雙向DC/DC模塊工作在降壓模式，此時，第二母線電容將通過該Buck電路與第一母 線電容形成回路，由該第一母線電容作為電源為第二母線電容充電，來彌補(bǔ)第二母線電容 較低的輸入電壓。
[0073] 則在上述基礎(chǔ)上，所述升壓控制模塊42還用于在所述降壓電路滿足所述第二預(yù) 設(shè)條件時，控制所述升壓電路重新工作。
[0074] 所述電流檢測模塊44與雙向DC/DC模塊中的電抗器連接，檢測所述電抗器上的電 流，并在所述電抗器上的電流大于設(shè)定閥值時，觸發(fā)所述升壓控制模塊42控制所述升壓電 路一直工作，且觸發(fā)所述降壓控制模塊43控制所述降壓電路停止工作。
[0075] 具體的，在本實施例中，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定即電抗器上的電流大于設(shè)定閥值，控制雙向 DC/DC模塊退出升降壓交替模式，并使其僅在升壓模式工作，無需再考慮因死區(qū)窄脈沖問 題，使得五電平光伏逆變器的控制過程簡單，保證了電路工作可靠性，同時降低了該雙向 DC/DC模塊的開關(guān)損耗。
[0076] 其中，本實施例中的電流檢測模塊具體可W為電流傳感器、電流采樣電路等，但并 不局限于此。
[0077] 可選的，在上述實施例的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)還可W包括；與所述第二母線電容的兩端連 接，檢測所述第二母線電容的當(dāng)前電壓的電壓檢測模塊，W及分別與所述電壓檢測模塊和 所述升壓控制模塊42連接，判定所述電壓檢測模塊輸出的所述當(dāng)前電壓是否滿足預(yù)設(shè)的 所述五電平光伏器的正常啟動要求，若滿足，則觸發(fā)所述升壓控制模塊42工作，若不滿足， 輸出提示信息的判定模塊。
[007引其中，該電壓檢測模塊具體可W為電壓檢測電路，只要能夠給得到第二母線電容 的當(dāng)前電壓即五電平光伏逆變器的輸入電壓即可，本發(fā)明對此不作具體限定。
[0079] 另外，在本實施例中，該判定模塊可W包括：
[0080] 判定電路，用于判定所述電壓檢測模塊輸出的所述當(dāng)前電壓是否滿足預(yù)設(shè)的所述 五電平光伏器的正常啟動要求，若滿足，輸出第一觸發(fā)信號；若不滿足，輸出第二觸發(fā)信號； W及報警電路，用于在接收到所述判定電路輸出的第二觸發(fā)信號時，輸出提示信息。
[0081] 則所述升壓控制模塊42和所述降壓控制模塊443接收到所述第一觸發(fā)信號時，所 述升壓控制模塊42控制所述升壓電路正常工作，且所述降壓控制模塊443控制所述降壓電 路停止工作。
[0082] 在本實施例的實際應(yīng)用中，該報警電路具體可W為指示燈、蜂鳴器、語音模塊或顯 示器等等，本發(fā)明對此不作具體限定。
[0083] 可選的，在本發(fā)明中，上述啟動控制模塊41、升壓控制模塊42和降壓控制模塊443 具體可W為單片機(jī)、MCU(Micro Control化it,微控制單元）等控制器或其他控制半導(dǎo)體開 關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷的器件，本發(fā)明對此不作具體限定，只要能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能即可。
[0084] 其中，需要說明的是，本發(fā)明實施例所提供的控制系統(tǒng)不僅適用于包含單路DC/ DC模塊的五電平光伏逆變器，同樣也適用于包含多路DC/DC模塊錯并聯(lián)的五電平光伏逆變 器，其輸入電壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其控制過程相同，本發(fā)明在此不再一一詳述。
[0085] 基于上述分析得知，在本發(fā)明實施例中，在啟動控制模塊啟動雙向DC/DC模塊時， 首先由升壓控制模塊控制該雙向DC/DC模塊在升壓模式工作，使得PV電池板將通過該雙向 DC/DC模塊的升壓電路為第一母線電容充電，當(dāng)滿足第一預(yù)設(shè)條件后，再由降壓控制模塊控 制該雙向DC/DC模塊切換到降壓模式工作，使得該第一母線電容通過該雙向DC/DC模塊的 降壓電路為第二母線電容充電，當(dāng)滿足第二預(yù)設(shè)條件后，返回上述升壓模式繼續(xù)工作，如此 交替工作直至流過雙向DC/DC模塊中的電抗器的電流大于設(shè)定閥值，由升壓控制模塊控制 雙向DC/DC模塊保持在升壓模式工作，無需再考慮因死區(qū)窄脈沖問題，簡化了控制過程，保 證了電路工作可靠性，且降低了雙向DC/DC模塊的開關(guān)損耗，解決了現(xiàn)有技術(shù)中五電平光 伏逆變器啟動時PV電池板的輸出功率較小，且其一部分輸出功率還會通過后級逆變單元 直接流向電網(wǎng)，無法得到及時補(bǔ)充時將會把第二母線電容的電壓拉低，從而導(dǎo)致五電平光 伏逆變器的輸入電壓失控，影響該五電平光伏逆變器正常啟動的技術(shù)問題。
[0086] 需要說明的是，在本發(fā)明上述實施例中，除了上述給出的模塊外，還可W包括用于 連接各器件的連接部件等等，本發(fā)明在此不再一一列舉，只要不是本領(lǐng)域技術(shù)人員付出創(chuàng) 造性勞動確定的，均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0087] 另外，關(guān)于上述各實施例中，諸如第一、第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個操 作或模塊與另一個操作或單元區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示該些單元或模塊之間存在 任何該種實際的關(guān)系或者順序。
[008引本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng) 而言，由于其與實施例公開的方法對應(yīng)，所W描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明 即可。
[0089] 對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對該些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可W在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的該些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種五電平光伏逆變器輸入電壓控制方法，其特征在于，五電平光伏逆變器包括第 一母線電容、前級雙向DC/DC模塊、第二母線電容、后級逆變單元和濾波模塊，所述方法包 括： 啟動所述五電平光伏逆變器中的前級雙向DC/DC模塊； 控制所述雙向DC/DC模塊工作在升壓模式，由PV電池板通過所述雙向DC/DC模塊的升 壓電路為所述第一母線電容充電； 當(dāng)滿足第一預(yù)設(shè)條件后，控制所述雙向DC/DC模塊切換到降壓模式工作，由所述第一 母線電容通過所述雙向DC/DC模塊的降壓電路為第二母線電容充電； 當(dāng)滿足第二預(yù)設(shè)條件后，返回所述控制所述雙向DC/DC模塊工作在升壓模式，由PV電 池板通過所述雙向DC/DC模塊的升壓電路為所述第一母線電容充電步驟，直至檢測到的流 過所述雙向DC/DC模塊中的電抗器的電流大于設(shè)定閥值時，控制所述雙向DC/DC模塊保持 在升壓模式工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)條件和所述第二預(yù)設(shè)條件 具體均為所述雙向DC/DC模塊中互補(bǔ)的兩個半導(dǎo)體開關(guān)器件工作時的死區(qū)時間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述雙向DC/DC模塊保持在升壓 模式工作具體為： 控制所述雙向DC/DC模塊中的降壓電路停止工作，使所述雙向DC/DC模塊僅工作在所 述升壓模式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 檢測所述第二母線電容的當(dāng)前電壓； 判定所述當(dāng)前電壓是否滿足預(yù)設(shè)的所述五電平光伏器的正常啟動要求； 若滿足，則直接執(zhí)行所述控制所述雙向DC/DC模塊僅工作在升壓模式步驟； 若不滿足，輸出提示信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述提示信息具體為蜂鳴器聲、指示燈閃 爍或語音信號。
6. -種五電平光伏逆變器輸入電壓控制系統(tǒng)，其特征在于，五電平光伏逆變器包括第 一母線電容、前級雙向DC/DC模塊、第二母線電容、后級逆變單元和濾波模塊，所述系統(tǒng)包 括： 與所述五電平光伏逆變器中的前級雙向DC/DC模塊連接，控制所述雙向DC/DC模塊啟 動的啟動控制模塊； 與所述雙向DC/DC模塊中的升壓電路連接，當(dāng)啟動所述雙向DC/DC模塊時，控制所述升 壓電路工作，由PV電池板通過所述升壓電路為所述第一母線電容充電，并在滿足第一預(yù)設(shè) 條件時，控制所述升壓電路停止工作的升壓控制模塊； 與所述雙向DC/DC模塊中的降壓電路連接，當(dāng)所述升壓電路滿足所述第一預(yù)設(shè)條件 時，控制所述降壓電路工作，由所述第一母線電容通過所述降壓電路為第二母線電容充電， 并在滿足第二預(yù)設(shè)條件時，控制所述降壓電路停止工作的降壓控制模塊； 則所述升壓控制模塊還用于在所述降壓電路滿足所述第二預(yù)設(shè)條件時，控制所述升壓 電路重新工作； 與所述雙向DC/DC模塊中的電抗器連接，檢測流過所述電抗器的電流，并在所述電抗 器上的電流大于設(shè)定閥值時，觸發(fā)所述升壓控制模塊控制所述升壓電路一直工作，且觸發(fā) 所述降壓控制模塊控制所述降壓電路停止工作的電流檢測模塊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 與所述第二母線電容的兩端連接，檢測所述第二母線電容的當(dāng)前電壓的電壓檢測模 塊； 分別與所述電壓檢測模塊和所述升壓控制模塊連接，判定所述電壓檢測模塊輸出的所 述當(dāng)前電壓是否滿足預(yù)設(shè)的所述五電平光伏器的正常啟動要求，若滿足，則觸發(fā)所述升壓 控制模塊工作，若不滿足，輸出提示信息的判定模塊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判定模塊包括： 判定電路，用于判定所述電壓檢測模塊輸出的所述當(dāng)前電壓是否滿足預(yù)設(shè)的所述五電 平光伏器的正常啟動要求，若滿足，輸出第一觸發(fā)信號；若不滿足，輸出第二觸發(fā)信號； 報警電路，用于在接收到所述判定電路輸出的第二觸發(fā)信號時，輸出提示信息； 則所述升壓控制模塊和所述降壓控制模塊接收到所述第一觸發(fā)信號時，所述升壓控制 模塊控制所述升壓電路一直工作，且所述降壓控制模塊控制所述降壓電路停止工作。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述報警電路具體為指示燈、蜂鳴器、語 音模塊或顯示器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6-9任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電流檢測模塊具體為電流 傳感器或電流采樣電路。
【文檔編號】H02M1/36GK104485808SQ201410797282
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】張 成, 丁杰, 鄒海晏, 陶磊, 徐濤濤 申請人:陽光電源股份有限公司