CN114362497A - 一种电子电容、变换器及其电子电容控制方法 - Google Patents
一种电子电容、变换器及其电子电容控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114362497A CN114362497A CN202210261056.7A CN202210261056A CN114362497A CN 114362497 A CN114362497 A CN 114362497A CN 202210261056 A CN202210261056 A CN 202210261056A CN 114362497 A CN114362497 A CN 114362497A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- converter
- bus
- midpoint
- bridge arm
- electronic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本申请提供一种电子电容、变换器及其电子电容控制方法,该电子电容中,通过桥式电路连接于变换器直流母线的正极与负极之间,其桥式电路的中点还通过一个能量交换元件连接直流母线的中点;进而可以通过控制该桥式电路工作,使其通过能量交换元件提供变换器所需要的低频电流;也即,本申请以电子电容代替现有技术中的电解电容来解决变换器中点电压的低频波动问题,避免了电解电容带来的成本高、体积大、重量大的问题,而且,以电子电容代替电解电容还可以提升变换器的寿命,提升变换器的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域,特别涉及一种电子电容、变换器及其电子电容控制方法。
背景技术
随着光伏发电的飞快发展,逆变器的容量越来越大,尤其是三相大功率组串式逆变器,对母线电容的容量需求也相应增加;当前实现母线电容的技术方案,大部分如图1所示,其通过薄膜电容与电解电容相组合的方式,由薄膜电容提供针对高频纹波电流的平波功能,由电解电容提供容量值,抑制逆变器调制算法引起的低频波动。
也即,现有技术大都通过增加电解电容,来解决大功率组串式逆变器的中点电压的低频波动问题;然而,电解电容在成本、体积、重量及安全性各个方面都存在弊端。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种电子电容、变换器及其电子电容控制方法,以降低成本、体积和重量,并提高安全性。
为实现上述目的,本申请提供如下技术方案:
本申请第一方面提供了一种电子电容,应用于变换器的直流母线之间,所述电子电容包括:桥式电路及能量交换元件;其中,
所述桥式电路的两端分别连接所述直流母线的正极和负极;
所述桥式电路的中点连接所述能量交换元件的一端;
所述能量交换元件的另一端连接所述直流母线的中点。
可选的,所述桥式电路,包括:上桥臂和下桥臂;
所述上桥臂与所述下桥臂串联连接,连接点作为所述桥式电路的中点;
所述上桥臂的另一端连接所述直流母线的正极;
所述下桥臂的另一端连接所述直流母线的负极。
可选的,所述上桥臂与所述下桥臂,分别包括:至少一个带体二极管的第一开关管;当桥臂中所述第一开关管的数量大于1时,各所述第一开关管并联连接;或者,
所述上桥臂与所述下桥臂,分别包括:至少一个第二开关管及至少一个反向并联连接的二极管。
可选的,所述上桥臂与所述下桥臂,分别包括:两个串联连接的开关管模块;
各所述开关管模块,分别包括:至少一个带体二极管的第一开关管;当所述开关管模块中所述第一开关管的数量大于1时,各所述第一开关管并联连接;或者,
各所述开关管模块,分别包括:至少一个第二开关管及至少一个反向并联连接的二极管。
可选的,还包括:第一二极管模块与第二二极管模块;
所述第一二极管模块的负极,与所述上桥臂中两个所述开关管模块的连接点相连;
所述第一二极管模块的正极与所述第二二极管模块的负极相连,连接点与所述直流母线的中点相连;
所述第二二极管模块的正极,与所述下桥臂中两个所述开关管模块的连接点相连。
可选的,所述第一二极管模块与所述第二二极管模块,分别包括:一个二极管,或者,至少两个并联连接的二极管。
可选的,所述能量交换元件为:电感,或者,变压器绕组。
本申请第二方面提供了一种变换器,包括:控制器和受控于所述控制器的主电路;所述主电路中直流母线正负极之间的母线电容包括:至少两组薄膜电容以及至少一个如上述第一方面任一种所述的电子电容;其中:
一组所述薄膜电容设置于所述直流母线的正极与中点之间;
另一组所述薄膜电容设置于所述直流母线的负极与中点之间;
所述电子电容的至少三个端口分别连接所述直流母线的正极、负极及中点;
两个所述薄膜电容用于实现对于高频纹波电流的平波功能;
所述电子电容用于根据所述控制器的控制,提供所述变换器所需要的低频电流。
可选的,所述主电路中包括直流侧与所述直流母线相连的逆变电路;
所述逆变电路包括三相桥臂;各相桥臂分别为:Conergy NPC半桥拓扑、NPC半桥拓扑或有源中点钳位ANPC半桥拓扑。
可选的,所述主电路中还包括:与所述逆变电路的交流侧相连的滤波器。
可选的,所述主电路中还包括:至少一个一侧连接于所述直流母线的DC/DC变换电路。
本申请第三方面提供了一种变换器的电子电容控制方法,应用于如上述第二方面任一种所述的变换器中的控制器,所述电子电容的控制方法包括:
获取所述变换器中直流母线中点的纹波电流参考值;
判断所述纹波电流参考值是否大于预设阈值;
若所述纹波电流参考值大于所述预设阈值,则控制所述变换器中电子电容以所述纹波电流参考值为给定,生成相应的低频电流;
若所述纹波电流参考值小于等于所述预设阈值,则不控制所述电子电容工作。
可选的,获取所述变换器中直流母线中点的纹波电流参考值,包括:
获取所述变换器中逆变电路各相的输出电流,并确定所述逆变电路各相桥臂的标幺化调制电压;
根据各相的所述输出电流和各相桥臂的所述标幺化调制电压,计算得到流过所述直流母线中点的电流,作为所述纹波电流参考值。
可选的,确定所述逆变电路各相桥臂的标幺化调制电压,包括:
根据所述逆变电路各相桥臂的实时占空比,计算得到相应桥臂的标幺化调制电压。
可选的,根据各相的所述输出电流和各相桥臂的所述标幺化调制电压,计算得到流过所述直流母线中点的电流,包括:
对于所述逆变电路的各相,分别计算其所述输出电流与对应所述标幺化调制电压的绝对值的乘积;
以各相的所述输出电流之和,减去各相的所述乘积之和,得到所述电流。
可选的,获取所述变换器中直流母线中点的纹波电流参考值,包括:
以流过所述直流母线中点的电流检测结果作为所述纹波电流参考值。
可选的,控制所述变换器中电子电容以所述纹波电流参考值为给定,生成相应的低频电流,包括:
以所述纹波电流参考值为给定,生成对于所述电子电容中各开关管的调制信号;
以所述调制信号控制所述电子电容中相应开关管动作,向所述直流母线的中点提供所述低频电流。
本申请提供的电子电容,其桥式电路连接于变换器直流母线的正极与负极之间,且该桥式电路的中点还通过一个能量交换元件连接直流母线的中点;进而可以通过控制该桥式电路工作,使其通过能量交换元件提供变换器所需要的低频电流变换器;也即,本申请以电子电容代替现有技术中的电解电容来解决变换器中点电压的低频波动问题,避免了电解电容带来的成本高、体积大、重量大的问题,而且,以电子电容代替电解电容还可以提升变换器的寿命,提升变换器的安全性。
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为现有技术提供的母线电容的结构示意图;
图2a和图2b分别为本申请实施例提供的电子电容的两种结构示意图;
图3a和图3b分别为本申请实施例提供的电子电容的两种电路图;
图4为本申请实施例提供的变换器的结构示意图;
图5a、图5b和图5c分别为本申请实施例提供的逆变电路中各相桥臂的电路图;
图6为本申请实施例提供的变换器的另一种结构示意图;
图7和图8分别为本申请实施例提供的变换器的电子电容控制方法的两种流程图;
图9为本申请实施例提供的变换器的等效应用结构示意图。
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。
在本申请中,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。
本申请提供一种电子电容,以降低成本、体积和重量,并提高安全性。
该电子电容应用于变换器的直流母线之间,参见图2a,该电子电容具体包括:桥式电路101及能量交换元件102;其中,
桥式电路101的两端分别连接直流母线的正极BUS+和负极BUS-;桥式电路101的中点连接能量交换元件102的一端;能量交换元件102的另一端连接直流母线的中点O。
实际应用中,该桥式电路101,如图2b中所示,具体包括:上桥臂111和下桥臂112;其中,上桥臂111与下桥臂112串联连接,连接点作为桥式电路101的中点;上桥臂111的另一端连接直流母线的正极BUS+;下桥臂112的另一端连接直流母线的负极BUS-。
具体的工作原理为:
变换器在运行过程中,内部变换电路,比如直流侧与直流母线相连的逆变电路,其开关管的动作会给直流母线中点O带来一定频率的电压波动;由于该波动的频率低于逆变电路中的开关频率,因而记为低频波动。此时,可以通过任意控制器,比如该变换器中的控制器,控制该桥式电路101工作,使其通过能量交换元件102,向直流母线的中点O提供所需要的低频电流,进而代替现有技术中的电解电容解决变换器中点电压的低频波动问题。
本实施例提供的该电子电容,通过上述结构及原理,能够代替现有技术中的电解电容来解决变换器中点电压的低频波动问题,避免了电解电容带来的成本高、体积大、重量大的问题,而且,以电子电容代替电解电容还可以提升变换器的寿命,提升变换器的安全性。
在上一实施例的基础之上,实际应用中,该电子电容的能量交换元件102具体可以是电感,或者,也可以就近取变压器中的绕组来实现;只要能够实现相应的能量交换功能即可,视其应用环境而定,均在本申请的保护范围内。
而该电子电容的桥式电路101可以有多种实现形式,本实施例中提供了两种具体的可选方案:
(1)参见图3a,该桥式电路101可以是半桥结构。
此时,上桥臂111与下桥臂112,可以分别包括:至少一个带体二极管的第一开关管(如图3a中所示的Q1和Q2);实际应用中,为了满足相应的功率需求,各桥臂中第一开关管的数量也可以大于1,各桥臂中的第一开关管并联连接后等效于图3a中所示的Q1或Q2。
或者,上桥臂111与下桥臂112中,也可以分别包括:至少一个第二开关管及至少一个反向并联连接的二极管,当两者均为一个时,其结构与图3a所示相同。
各器件的类型选用及个数设置,均视其具体应用环境而定即可,均在本申请的保护范围内。
图3a中,其开关管Q1的一端连接直流母线的正极BUS+,其开关管Q2的一端连接直流母线的负极BUS-;开关管Q1和Q2的连接点A1,连接作为能量交换元件102的电感L1的一端,电感L1的另一端连接直流母线的中点O。
控制器通过控制开关管Q1和Q2动作,即可使该电子电容生成注入直流母线中点O的电流,进而解决变换器中点电压的低频波动问题。
(2)参见图3b,该桥式电路101也可以是NPC(neutral point clamped,中点钳位)结构。
此时,上桥臂111与下桥臂112,分别包括:两个串联连接的开关管模块(如图3b中所示的Q3、Q4、Q5或Q6)。
具体的,各开关管模块,可以分别包括:至少一个带体二极管的第一开关管(如图3b所示);当开关管模块中第一开关管的数量大于1时,各第一开关管并联连接,其等效结构与图3b所示相同。
或者,各开关管模块,也可以分别包括:至少一个第二开关管及至少一个反向并联连接的二极管,当两者均为一个时,其结构与图3b所示相同。
各器件的类型选用及个数设置,均视其具体应用环境而定即可,均在本申请的保护范围内。
并且,此时,该电子电容,还包括:第一二极管模块(如图3b中所示的D1)与第二二极管模块(如图3b中所示的D2);
第一二极管模块D1的负极,与上桥臂111中两个开关管模块的连接点相连;第一二极管模块D1的正极与第二二极管模块D2的负极相连,连接点A3与直流母线的中点O相连;第二二极管模块D2的正极,与下桥臂112中两个开关管模块的连接点相连。
实际应用中,该第一二极管模块D1与第二二极管模块D2,可以分别包括:一个二极管,或者,至少两个并联连接的二极管。
图3b中,开关管Q3、Q4、Q5及Q6依次串联,开关管Q3一端连接直流母线的正极BUS+,其开关管Q6的一端连接直流母线的负极BUS-;开关管Q4与Q5的连接点作为开关管支路中点A2,连接作为能量交换元件102的电感L2的一端;第一二极管模块D1与第二二极管模块D2串联的连接点作为二极管支路中点A3,与电感L2的另一端相连,连接点与直流母线的中点O相连。
控制器通过控制开关管Q3、Q4、Q5及Q6动作,即可使该电子电容生成注入直流母线中点O的电流,进而解决变换器中点电压的低频波动问题。
实际应用中,还可以采用其他结构来实现该桥式电路101,图3a和图3b仅为两种可选的示例,但并不仅限于此;其他根据控制器的控制,能够提供上述低频电流的结构,也在本申请的保护范围内。
本申请另一实施例还提供了一种变换器,如图4所示,包括:控制器(图中未展示)和受控于控制器的主电路;该主电路中直流母线的正极BUS+与负极BUS-之间的母线电容10包括:至少两组薄膜电容C1和C2,以及,一个电子电容11;其中:
每组薄膜电容都可以是由多个薄膜电容串并联实现的,参见现有技术即可;一组薄膜电容C1设置于直流母线的正极BUS+与中点O之间;另一组薄膜电容C2设置于直流母线的负极BUS-与中点O之间。这两个薄膜电容的作用与现有技术中的作用相同,主要是用于实现对于变换器中高频纹波电流的平波功能。
该电子电容11的结构及原理可以参见上述实施例,其至少有三个端口,分别连接直流母线的正极BUS+、负极BUS-及中点O;该电子电容11用于根据控制器的控制,提供变换器所需要的低频电流。该低频电流是指相对于变换器开关频率级别的低频段纹波电流,进而,该电子电容11代替了现有技术中的电解电容,能够解决变换器的母线低频纹波问题。并且,实际应用中,该电子电容11可以是集成于该变换器内部的,也可以是外置应用于该变换器的,此处不做具体限定,均在本申请的保护范围内。
控制器对电子电容11的纹波电流指令,具体可以是根据实际检测结果确定的,也可以是通过内部计算获取的,其获取方式不限,比如,该电子电容11注入的纹波电流参考值的获取,可以是基于变换器的输出电流和变换器桥臂侧的实时占空比,来计算注入母线电容10中点O的电流,并以此作为该纹波电流指令中的纹波电流参考给定;实际应用中,凡是通过控制器内部的计算来获取该纹波电流指令的方式均在本申请的保护范围内。
本实施例提供的变换器,其以电子电容11代替现有技术中的电解电容来解决变换器中点电压的低频波动问题,避免了电解电容带来的成本高、体积大、重量大的问题,而且,以电子电容11代替电解电容还可以提升变换器的寿命,提升变换器的安全性。
在上一实施例的基础之上,该变换器中的主电路中至少包括变换电路,比如图4中所示的逆变电路20,一般情况下,该逆变电路20的交流侧还会设置有相应的交流滤波器30。当该变换电路为图4中所示的逆变电路20时,该变换器即为逆变器;当该变换电路为其他电路,比如DC/DC变换电路,或者AC/DC变换电路,视其具体应用环境而定即可,均在本申请的保护范围内。
该逆变电路20的直流侧与直流母线相连,具体可以包括三相桥臂;各相桥臂的实现形式可以采用现有技术中的各种方案,比如可以是图5a所示的Conergy NPC半桥拓扑,也可以是图5b所示的NPC半桥拓扑,还可以是图5c所示的ANPC(Active neutral pointclamped,有源中点钳位)半桥拓扑;但并不仅限于此,其他可以实现逆变功能的拓扑也在本申请的保护范围内。
另外,如图6所示,该主电路中还可以包括:至少一个一侧连接于直流母线的DC/DC变换电路40,比如光伏并网场景常用的BOOST电路,或者储能并网场景常用的双向DC/DC变换电路。各DC/DC变换电路40的另一侧分别连接相应的直流源,比如光伏组串或者电池簇。多个DC/DC变换电路40的并联应用,使得该逆变器能够成为大功率组串式逆变器。
本发明另一实施例还提供了一种变换器的电子电容控制方法,其应用于如上述任一实施例所述的变换器中的控制器,该变换器的结构及原理参见上述实施例即可,此处不再一一赘述。
参见图7,该电子电容的控制方法,具体包括:
S11、获取变换器中直流母线中点的纹波电流参考值。
该步骤S11具体可以是:直接以流过直流母线中点的电流检测结果作为纹波电流参考值,此时要求变换器中直流母线中点处设置有相应的电流检测模块;或者,该步骤S11也可以包括图8中所示的:
S101、获取变换器中逆变电路各相的输出电流,并确定逆变电路各相桥臂的标幺化调制电压。
结合图9,该变换器中的母线电容等效为两个半母线电容C,变换器运行过程中,流过上半母线电容C的电流为Ip,流过下半母线电容C的电流为In,流过直流母线中点O的电流为Im,该电流Im具体分为流入各相桥臂的电流Ima、Imb、Imc。
执行步骤S101时,具体可以通过采样来获取各相的输出电流Ia、Ib、Ic。并且,通过控制器软件内部的计算,可以根据逆变电路各相桥臂的实时占空比,计算三相桥臂的标么化调制电压Vma、Vmb、Vmc。
S102、根据各相的输出电流和各相桥臂的标幺化调制电压,计算得到变换器运行过程中流过直流母线中点的电流,作为纹波电流参考值。
基于三相桥臂的标么化调制电压Vma、Vmb、Vmc,可以计算每相桥臂流过中点O的电流Ima、Imb、Imc,这三个电流之和即为变换器运行过程中流过直流母线中点O的电流Im。
具体的,以C相为例,其输出电流为Ic,由中点O流入该相桥臂的电流为Imc;在逆变桥臂工作过程中:当处于正半PWM(Pulse Width Modulation, 脉冲宽度调制)周期调制时,C点的电位由正母线和中点母线进行切换,每个开关周期内由单位调制电压Vmc决定正母线和中点母线的导通时间,可以获得流过中点的电流Imc = (1-Vmc)×Ic;当处于负半周期调制时,Imc = (1+Vmc)× Ic;基于正负周期的表达式,可统一表示成 Imc = (1-|Vmc|)×Ic。
同理可获得A、B相桥臂从中点O流出的电流,分别为Ima=(1-|Vma|)×Ia, Imb=(1-|Vmb|)×Ib。
由此可得:
Im = Ima+Imb+Imc = Ia+Ib+Ic - (|Vma|×Ia + |Vmb|×Ib +|Vmc|×Ic)。
也即,实际应用中,该步骤S102具体可以分为:
(1)对于逆变电路的各相,分别计算其输出电流与对应标幺化调制电压的绝对值的乘积。即计算上述公式中的|Vma|×Ia、|Vmb|×Ib、|Vmc|×Ic。
(2)以各相的输出电流之和,减去各相的上述乘积之和,得到电流。
各相的输出电流之和为:Ia+Ib+Ic;各相的上述乘积之和为:(|Vma|×Ia + |Vmb|×Ib +|Vmc|×Ic);计算两者之差即可得到变换器运行过程中流过直流母线中点O的电流Im。
执行完步骤S11之后,即可执行步骤S12。
S12、判断纹波电流参考值是否大于预设阈值。
若纹波电流参考值大于预设阈值,则执行步骤S13;若纹波电流参考值小于等于预设阈值,则执行步骤S14。
S13、控制变换器中电子电容以纹波电流参考值为给定,生成相应的低频电流。
实际应用中,该步骤S13具体可以分为:
(1)以纹波电流参考值为给定,生成对于电子电容中各开关管的调制信号。
(2)以调制信号控制电子电容中相应开关管动作,向直流母线的中点提供低频电流。
基于变换器输出电流和变换器桥臂侧的实时占空比,计算注入母线电容中点的电流,并以此作为给定,控制电子电容提供相应的低频电流,进而能够代替现有技术中的电解电容来解决变换器中点电压的低频波动问题;避免了电解电容带来的成本高、体积大、重量大的问题,而且,以电子电容代替电解电容还可以提升变换器的寿命,提升变换器的安全性。
S14、不控制电子电容工作。
纹波电流参考值小于等于预设阈值时,说明纹波较低,此时若控制电子电容工作,则会影响变换器的效率,所以此时电子电容中各个开关管均关断即可。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于***或***实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***及***实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
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。
对所公开的实施例的上述说明,本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合,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 (17)
1.一种电子电容,其特征在于,应用于变换器的直流母线之间,所述电子电容包括:桥式电路及能量交换元件;其中,
所述桥式电路的两端分别连接所述直流母线的正极和负极;
所述桥式电路的中点连接所述能量交换元件的一端;
所述能量交换元件的另一端连接所述直流母线的中点。
2.根据权利要求1所述的电子电容,其特征在于,所述桥式电路,包括:上桥臂和下桥臂;
所述上桥臂与所述下桥臂串联连接,连接点作为所述桥式电路的中点;
所述上桥臂的另一端连接所述直流母线的正极;
所述下桥臂的另一端连接所述直流母线的负极。
3.根据权利要求2所述的电子电容,其特征在于,所述上桥臂与所述下桥臂,分别包括:至少一个带体二极管的第一开关管;当桥臂中所述第一开关管的数量大于1时,各所述第一开关管并联连接;或者,
所述上桥臂与所述下桥臂,分别包括:至少一个第二开关管及至少一个反向并联连接的二极管。
4.根据权利要求2所述的电子电容,其特征在于,所述上桥臂与所述下桥臂,分别包括:两个串联连接的开关管模块;
各所述开关管模块,分别包括:至少一个带体二极管的第一开关管;当所述开关管模块中所述第一开关管的数量大于1时,各所述第一开关管并联连接;或者,
各所述开关管模块,分别包括:至少一个第二开关管及至少一个反向并联连接的二极管。
5.根据权利要求4所述的电子电容,其特征在于,还包括:第一二极管模块与第二二极管模块;
所述第一二极管模块的负极,与所述上桥臂中两个所述开关管模块的连接点相连;
所述第一二极管模块的正极与所述第二二极管模块的负极相连,连接点与所述直流母线的中点相连;
所述第二二极管模块的正极,与所述下桥臂中两个所述开关管模块的连接点相连。
6.根据权利要求5所述的电子电容,其特征在于,所述第一二极管模块与所述第二二极管模块,分别包括:一个二极管,或者,至少两个并联连接的二极管。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电子电容,其特征在于,所述能量交换元件为:电感,或者,变压器绕组。
8.一种变换器,其特征在于,包括:控制器和受控于所述控制器的主电路;所述主电路中直流母线正负极之间的母线电容包括:至少两组薄膜电容以及至少一个如权利要求1至7任一项所述的电子电容;其中:
一组所述薄膜电容设置于所述直流母线的正极与中点之间;
另一组所述薄膜电容设置于所述直流母线的负极与中点之间;
所述电子电容的至少三个端口分别连接所述直流母线的正极、负极及中点;
两个所述薄膜电容用于实现对于高频纹波电流的平波功能;
所述电子电容用于根据所述控制器的控制,提供所述变换器所需要的低频电流。
9.根据权利要求8所述的变换器,其特征在于,所述主电路中包括直流侧与所述直流母线相连的逆变电路;
所述逆变电路包括三相桥臂;各相桥臂分别为:Conergy NPC半桥拓扑、NPC半桥拓扑或有源中点钳位ANPC半桥拓扑。
10.根据权利要求9所述的变换器,其特征在于,所述主电路中还包括:与所述逆变电路的交流侧相连的滤波器。
11.根据权利要求8至10任一项所述的变换器,其特征在于,所述主电路中还包括:至少一个一侧连接于所述直流母线的DC/DC变换电路。
12.一种变换器的电子电容控制方法,其特征在于,应用于如权利要求8至11中任一项所述的变换器中的控制器,所述电子电容的控制方法包括:
获取所述变换器中直流母线中点的纹波电流参考值;
判断所述纹波电流参考值是否大于预设阈值;
若所述纹波电流参考值大于所述预设阈值,则控制所述变换器中电子电容以所述纹波电流参考值为给定,生成相应的低频电流;
若所述纹波电流参考值小于等于所述预设阈值,则不控制所述电子电容工作。
13.根据权利要求12所述的变换器的电子电容控制方法,其特征在于,获取所述变换器中直流母线中点的纹波电流参考值,包括:
获取所述变换器中逆变电路各相的输出电流,并确定所述逆变电路各相桥臂的标幺化调制电压;
根据各相的所述输出电流和各相桥臂的所述标幺化调制电压,计算得到流过所述直流母线中点的电流,作为所述纹波电流参考值。
14.根据权利要求13所述的变换器的电子电容控制方法,其特征在于,确定所述逆变电路各相桥臂的标幺化调制电压,包括:
根据所述逆变电路各相桥臂的实时占空比,计算得到相应桥臂的标幺化调制电压。
15.根据权利要求13所述的变换器的电子电容控制方法,其特征在于,根据各相的所述输出电流和各相桥臂的所述标幺化调制电压,计算得到流过所述直流母线中点的电流,包括:
对于所述逆变电路的各相,分别计算其所述输出电流与对应所述标幺化调制电压的绝对值的乘积;
以各相的所述输出电流之和,减去各相的所述乘积之和,得到所述电流。
16.根据权利要求12所述的变换器的电子电容控制方法,其特征在于,获取所述变换器中直流母线中点的纹波电流参考值,包括:
以流过所述直流母线中点的电流检测结果作为所述纹波电流参考值。
17.根据权利要求12至16任一项所述的变换器的电子电容控制方法,其特征在于,控制所述变换器中电子电容以所述纹波电流参考值为给定,生成相应的低频电流,包括:
以所述纹波电流参考值为给定,生成对于所述电子电容中各开关管的调制信号;
以所述调制信号控制所述电子电容中相应开关管动作,向所述直流母线的中点提供所述低频电流。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210261056.7A CN114362497B (zh) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 一种电子电容、变换器及其电子电容控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210261056.7A CN114362497B (zh) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 一种电子电容、变换器及其电子电容控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114362497A true CN114362497A (zh) | 2022-04-15 |
CN114362497B CN114362497B (zh) | 2022-07-12 |
Family
ID=81094869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210261056.7A Active CN114362497B (zh) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 一种电子电容、变换器及其电子电容控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114362497B (zh) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101051794A (zh) * | 2006-04-04 | 2007-10-10 | 力博特公司 | 一种变换器的控制装置及驱动方法 |
US20120257430A1 (en) * | 2010-05-12 | 2012-10-11 | Abb Inc. | Bootstrap gate drive for full bridge neutral point clamped inverter |
US20140254228A1 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-11 | Delta Electronics, Inc | Three-level converter |
US20150062984A1 (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | Huawei Technologies Co.,Ltd. | Power conversion circuit and power conversion system |
CN106787888A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 安徽大学 | 一种三电平anpc变换器中点电压平衡控制方法 |
US20190052177A1 (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Power electronic conversion unit and system |
US20190068080A1 (en) * | 2017-08-28 | 2019-02-28 | Tsinghua University | Method and device for voltage balancing of dc bus capacitors of neutral-point clamped four-level inverter |
CN110086371A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-08-02 | 阳光电源股份有限公司 | 逆变器***及其直流母线纹波补偿方法 |
WO2022022213A1 (zh) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 三电平变流器的功率组件、三电平变流器以及风力发电机组 |
-
2022
- 2022-03-17 CN CN202210261056.7A patent/CN114362497B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101051794A (zh) * | 2006-04-04 | 2007-10-10 | 力博特公司 | 一种变换器的控制装置及驱动方法 |
US20120257430A1 (en) * | 2010-05-12 | 2012-10-11 | Abb Inc. | Bootstrap gate drive for full bridge neutral point clamped inverter |
US20140254228A1 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-11 | Delta Electronics, Inc | Three-level converter |
US20150062984A1 (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | Huawei Technologies Co.,Ltd. | Power conversion circuit and power conversion system |
CN106787888A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 安徽大学 | 一种三电平anpc变换器中点电压平衡控制方法 |
US20190052177A1 (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Power electronic conversion unit and system |
US20190068080A1 (en) * | 2017-08-28 | 2019-02-28 | Tsinghua University | Method and device for voltage balancing of dc bus capacitors of neutral-point clamped four-level inverter |
CN110086371A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-08-02 | 阳光电源股份有限公司 | 逆变器***及其直流母线纹波补偿方法 |
WO2022022213A1 (zh) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 三电平变流器的功率组件、三电平变流器以及风力发电机组 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114362497B (zh) | 2022-07-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8508957B2 (en) | Power conversion device for converting DC power to AC power | |
US12003193B2 (en) | Coupled inductors inverter topology | |
CN111478573B (zh) | 适用于单三相电网的功率因素调整架构及其控制方法 | |
Zhang et al. | A hybrid modulation method for single-phase quasi-Z source inverter | |
CN110086371B (zh) | 逆变器***及其直流母线纹波补偿方法 | |
CN110165921B (zh) | 一种具有高输出电压增益开关电感型准z源逆变器 | |
CN109167525B (zh) | 一种新型非隔离五电平逆变器 | |
Lee et al. | Single-stage common-ground boost inverter (S 2 CGBI) for solar photovoltaic systems | |
Abdelhakim et al. | Three-level operation of the split-source inverter using the flying capacitors topology | |
TW202211599A (zh) | Ac/dc整流器、dc/ac逆變器、dc/dc轉換器和不斷電電源供應器 | |
CN107332438B (zh) | 基于双电感双电压直流输出电路的功率因数校正方法 | |
CN114362497B (zh) | 一种电子电容、变换器及其电子电容控制方法 | |
CN114285138B (zh) | 一种母线均压平衡控制装置及三相高频ups | |
Ho et al. | Modified Capacitor-Assisted Z-Source Inverter Topology with Enhanced Boost Ability | |
CN113162414B (zh) | 用于电能变换器的基本单元、电能变换器及通用功率接口 | |
Antal et al. | Novel, four-switch, z-source three-phase inverter | |
CN211352074U (zh) | 能量路由器的交流端口及能量路由器 | |
Chitra et al. | Switched inductor Z-source inverter with modified space vector pulse width modulation for uninterruptible power supply | |
CN104104244A (zh) | 多阶交流/直流电力转换方法及其装置 | |
Boldea et al. | Modified Z-Source single-phase inverter with two switches | |
EP4147341A1 (en) | Electrical power converter | |
CN108777547B (zh) | 一种无直流母线储能元件的交-交功率变换器 | |
JP3374958B2 (ja) | 電力変換回路 | |
CN112202346A (zh) | 一种基于改进型电流校正方法的增强型z源拓扑电路 | |
Dadkhah et al. | Three-phase transformerless PV inverter with reconfigurable LCL filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |