一种三电平变换器及其控制方法与流程

1.本发明涉及光伏发电领域，尤其涉及一种三电平变换器及其控制方法。


背景技术：

2.光伏发电系统中，逆变器是不可或缺的一部分，可以将光伏太阳能板产生的可变直流电压转换为交流电压，可以反馈回商用输电系统，或者提供给各类用电负载。
3.北美户用型光伏逆变器工作时需要有裂相共宁，即可以输出两个独立的交流电压且相位错开180
°
。如图1所示，光伏逆变器11包括三个输出端口l1、l2和n，输出端口l1和l2为火线端口，输出端口n为零线端口，其中输出端口l1和l2之间的电压是输出端口l1和n之间的电压的两倍，或者输出端口l1和l2之间的电压是输出端口l2和n之间的电压的两倍。输出端口l1和n之间连接负载1，通过输出端口l1和n之间的电压给负载1供电；输出端口n和l2之间连接负载2，通过输出端口l2和n之间的电压给负载2供电；以及输出端口l1和l2之间连接负载3，通过输出端口l1和l2之间的电压给负载3供电。
4.下面以输出端口l1和l2之间的电压为240v来说明，当光伏逆变器11离网输出时，该光伏逆变器11可以输出两相120v，即输出端口l1和n之间的电压为120v，可以为120v的负载1供电，以及输出端口l2和n之间的电压为120v，可以为120v的负载2供电，也可以给240v的负载3供电。在光伏逆变器11离网输出时，两相120v电压的负载1和负载2不一定完全相同，光伏逆变器11控制时需要独立去控制这两相的电压。当光伏逆变器11并网时，该光伏逆变器11的输出电压是240v，负载平衡问题需要电网去平衡，逆变器本身不能做平衡调节，故不需要将光伏逆变器11的输出端口n连接到电网的n线，此时认为光伏逆变器11为普通的单相逆变器。
5.现有的并离网光伏逆变器存在以下问题：无法保证光伏逆变器在并网和离网时都是高效的。目前有些光伏逆变器在并网时效率较高而离网时效率偏低，系统发热大，而有些光伏逆变器并网时效率偏低、成本偏高，而离网时效率较高。因而保证光伏逆变器在并网和离网时均是高效的是业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题在于，提供一种三电平变换器，能够提高并网和离网效率以及减小系统的损耗。
7.本发明在于提供一种三电平变换器，包括：第一直流输入端、第二直流输入端、中性端、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关、第五功率开关、第六功率开关以及第七功率开关；所述第一功率开关的第一端分别与所述第一直流输入端和所述第三功率开关的第一端连接；所述第二功率开关的第二端分别与所述第二直流输入端和所述第四功率开关的第二端连接；所述第一功率开关的第二端和所述第二功率开关的第一端的连接点作为第一交流输出端；所述第三功率开关的第二端和所述第四功率开关的第一端的连接点作为第二交流输出端；所述第五功率开关和所述第六功率开关串联连接于所述第
一交流输出端和所述中性端之间；所述第七功率开关连接于所述第五功率开关和所述第六功率开关的连接点和所述第二交流输出端之间。
8.更进一步的，所述第一功率开关、所述第二功率开关、所述第三功率开关和所述第四功率开关为高频开关管；所述第五功率开关、所述第六功率开关和所述第七功率开关为工频续流管。
9.更进一步的，当所述三电平变换器工作于离网模式时，所述第一交流输出端和所述中性端之间连接第一负载，所述第二交流输出端和所述中性端之间连接第二负载。
10.更进一步的，当所述三电平变换器工作于并网模式时，所述第一交流输出端和所述第二交流输出端之间连接电网。
11.更进一步的，所述第五功率开关的第一端分别与所述第六功率开关的第一端和所述第七功率开关的第一端分别连接。
12.更进一步的，所述第五功率开关的第二端分别与所述第六功率开关的第二端和所述第七功率开关的第二端连接。
13.更进一步的，当所述三电平变换器工作于第一半周期时，所述第二功率开关和所述第三功率开关常断以及所述第五功率开关常通，所述第一功率开关和所述第四功率开关同时导通或关断，所述第六功率开关和所述第七功率开关同时导通或关断，其中所述第一功率开关和所述第六功率开关互补导通。
14.更进一步的，当所述三电平变换器工作于第二半周期时，所述第一功率开关和所述第四功率开关常断以及所述第七功率开关常通，所述第二功率开关和所述第三功率开关同时导通或关断，所述第五功率开关和所述第六功率开关同时导通或关断，其中所述第二功率开关和所述第五功率开关互补导通。
15.更进一步的，还包括第一续流支路和第二续流支路；所述第一续流支路连接在所述第一交流输出端和所述中性端之间，所述第二续流支路连接在所述中性端和所述第二交流输出端之间。
16.更进一步的，所述第一续流支路的导通方向与所述第二续流支路的导通方向相反。
17.更进一步的，所述第一续流支路与所述第二续流支路均包括串联连接的二极管和功率开关。
18.本技术还提供一种应用于上述三电平变换器的控制方法，包括：当所述三电平变换器工作于第一半周期时，控制所述第二功率开关和所述第三功率开关常断以及所述第五功率开关常通，所述第一功率开关和所述第四功率开关同时导通或关断，所述第六功率开关和所述第七功率开关同时导通或关断，其中所述第一功率开关和所述第六功率开关互补导通；当所述三电平变换器工作于第二半周期时，控制所述第一功率开关和所述第四功率开关常断以及所述第七功率开关常通，所述第二功率开关和所述第三功率开关同时导通或关断，所述第五功率开关和所述第六功率开关同时导通或关断，其中所述第二功率开关和所述第五功率开关互补导通。
19.本发明实施例的三电平变换器包括第一直流输入端、第二直流输入端、中性端、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关、第五功率开关、第六功率开关以
及第七功率开关。通过上述功率开关的连接关系以及对上述功率开关相应的控制，可以使得三电平变换器工作于并网状态或离网状态，且能够提高三电平变换器在并网状态和离网状态的效率以及减小系统的损耗。
附图说明
20.图1为现有技术的光伏逆变器及其与负载连接的结构示意图。
21.图2为现有技术的单相逆变器工作于并网模式的结构示意图。
22.图3为图2中逆变器工作于离网模式的结构示意图。
23.图4为现有技术的t字型三电平逆变器工作于并网模式的结构示意图。
24.图5为图4中逆变器工作于离网模式的结构示意图。
25.图6为本技术一实施例的三电平变换器工作于离网模式的结构示意图。
26.图7为图6中三电平变换器工作于并网模式的结构示意图。
27.图8为图6和图7中三电平变换器的功率开关的驱动波形图。
28.图9为本技术另一实施例的三电平变换器工作于离网模式的结构示意图。
29.图10为本技术另一实施例的三电平变换器工作于离网模式的结构示意图。
30.图11为本技术另一实施例的三电平变换器工作于离网模式的结构示意图。
具体实施方式
31.下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.应当理解，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在
…
上”、“与
…
相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
…
上”、“与
…
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
33.空间关系术语例如“在
…
下”、“在
…
下面”、“下面的”、“在
…
之下”、“在
…
之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
…
下面”和“在
…
下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取
向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
34.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
35.参照图2和图3，图2为现有技术的单相逆变器工作于并网模式的结构示意图，图3为图2中逆变器工作于离网模式的结构示意图。该逆变器包括第一输入端、中性端n、第二输入端、以及功率开关q11-q16；其中第一输入端和中性端n之间的电压为上半母线电压v1，中性端n与第二输入端之间的电压为下半母线电压v2。功率开关q11的第一端分别与功率开关q13和第一输入端连接，功率开关q12的第一端与功率开关q11的第二端的连接点作为第一交流输出端a，功率开关q13的第二端与功率开关q14的第一端的连接点作为第二交流输出端b，功率开关q12的第二端分别与功率开关q14的第二端和第二输入端连接；功率开关q15和q16串联连接于第一交流输出端a和第二交流输出端b之间，其中功率开关q15和q16为双向开关，即功率开关q15第一端和功率开关q16的第一端相连，功率开关q15的第二端与功率开关q11的第二端相连，功率开关q16的第二端与功率开关q13的第二端相连。在本实施例中，功率开关q11-q16可以是igbt、mosfet等可控型开关，例如功率开关q11-q16为igbt，功率开关q11-q16的第一端为漏极，而功率开关q11-16的第二端为漏极。功率开关q11-q16均包括可控开关和与该可控开关反并联连接的二极管。
36.参照图2，在逆变器工作于并网模式时，第一交流输出端a和第二交流输出端b之间连接电网g。该逆变器还包括电感l1和l2，电网g的一端通过电感l1连接第一交流输出端a，电网g的另一端通过电感l2连接第二交流输出端b。
37.在本实施例中，功率开关q11-q14为高频开关管，功率开关q15和q16为工频续流管。在电网正半周期，控制器（图上未示出）分别与功率开关q11-q16的控制端连接，控制功率开关q12和q13常断以及功率开关q15常通，控制器控制功率开关q11和q14同时导通或关断，并且控制器控制功率开关q11和q16互补导通。在电网负半周期，控制器控制功率开关q11和q14常断以及功率开关q16常通，控制器控制功率开关q12和q13同时导通或关断，并且控制器控制功率开关q12和q15互补导通。当逆变器并网电流和电压同相位时，以电网正半周期为例，功率开关q11和q14导通时，逆变器的输出电压为母线电压，即v1+v2，当功率开关q11和q14关断时，电感l1和l2上的电流从功率开关q15和q16流过，逆变器的输出电压为0。可见，每时每刻从逆变器的输入端到电网的整个回路中总是2个功率开关流过电流。该种逆变器无法用于裂相输出模式，无法去调节裂相的两相负载不平衡的工况。
38.参照图3，在该逆变器工作于离网模式时，电感l1和负载z1串联连接于第一交流输出端a和中性端n之间，电感l2和负载z2串联连接于第二交流输出端b和中性端n之间，此时只能使用功率开关q11-q14进行双极性调制，这种调制方式会造成系统损耗明显增大，效率偏低，系统发热大。
39.参照图4和图5，图4为现有技术的t字型三电平逆变器工作于并网模式的结构示意图，图5为图4中逆变器工作于离网模式的结构示意图。该逆变器包括第一输入端、中性端n、
第二输入端、以及功率开关q21-q27；其中第一输入端和中性端n之间的电压为上半母线电压v1，中性端n与第二输入端之间的电压为下半母线电压v2。功率开关q21的第一端分别与第一输入端和功率开关q23的第一端连接，功率开关q21的第二端与功率开关q22的第一端的连接点作为第一交流输出端a，功率开关q23的第二端与功率开关q24的第一端的连接点作为第二交流输出端b，功率开关q22的第二端分别与功率开关q24的第二端和第二输入端连接，功率开关q25和q26串联连接于第一交流输出端a和中性端n之间，功率开关q27和q28串联连接于第二交流输出端b和中性端n之间。在本实施例中，功率开关q25和q26为双向开关，功率开关q27和q28为双向开关。在本实施例中，功率开关q21-q24为高频开关管，功率开关q25-q28为工频续流管。功率开关q21-q28包括可控开关和与其反并联连接的二极管。
40.参照图4，在逆变器工作于并网模式时，第一交流输出端a和第二交流输出端b之间连接电网g。该逆变器还包括电感l1和l2，电网g的一端通过电感l1连接第一交流输出端a，电网g的另一端通过电感l2连接第二交流输出端b。
41.参照图5，在逆变器工作于离网模式时，电感l1和负载z1串联连接于第一交流输出端a和中性端n之间，电感l2和负载z2串联连接于第二交流输出端b和中性端n之间。
42.在本实施例中，逆变器还包括控制器（图中未示出），控制器分别与功率开关q21-q28的控制端连接。在电网正半周期，控制器控制功率开关q25和q28常通以及功率开关q22和q23常断，控制器控制功率开关q21和q24同时导通或关断，以及控制功率开关q26和q27同时导通或关断，其中功率开关q21和q24与功率开关q27和q26互补导通。在功率开关q21和q24导通时，从逆变器输入端到电网的整个回路中有2个功率开关流过电流，在功率开关q26和q27导通进行续流时，整个回路中有4个功率开关流过电流。该逆变器在续流时有4个功率开关参与续流，而图2中的逆变器在续流时有2个功率开关参与续流，可见该逆变器在续流时的总消耗比图2中的逆变器在续流时的总损耗大。
43.综上所述，在逆变器工作于并网模式时，图2的逆变器的效率比图4的逆变器的效率要高，而且少了两个续流管的成本。然而在逆变器工作于离网模式时，图2的逆变器的效率比图4的效率低，可见，上述两种逆变器各有优缺点，很难保证逆变器工作于并网模式和离网模式时都是高效的。
44.参照图6和图7，图6为本技术一实施例的三电平变换器工作于离网模式的结构示意图，图7为图6中三电平变换器工作于并网模式的结构示意图。三电平变换器包括第一直流输入端、第二直流输入端、中性端n、第一功率开关q31、第二功率开关q32、第三功率开关q33、第四功率开关q34、第五功率开关q35、第六功率开关q36以及第七功率开关q37；所述第一功率开关q31的第一端分别与所述第一直流输入端和所述第三功率开关q33的第一端连接；所述第二功率开关q32的第二端分别与所述第二直流输入端和所述第四功率开关q34的第二端连接；所述第一功率开关q31的第二端和所述第二功率开关q32的第一端的连接点作为第一交流输出端a；所述第三功率开关q33的第二端和所述第四功率开关q34的第一端的连接点作为第二交流输出端b；所述第五功率开关q35和所述第六功率开关q36串联连接于所述第一交流输出端a和所述中性端n之间，其中所述第五功率开关q35和所述第六功率开关q36为双向开关；所述第七功率开关q37连接于所述第五功率开关q35和所述第六功率开关q36的连接点和所述第二交流输出端b之间。在本实施例中，第五功率开关q35的第一端分别与第六功率开关q36的第一端和第七功率开关q37的第一端连接，第五功率开关q35的第
二端连接第一交流输出端a，第六功率开关q36的第二端连接中性端n，第七功率开关q37的第二端连接第二交流输出端b。在本实施例中，第一功率开关q31至第七功率开关q37均包括可控开关和与其反并联连接的二极管d31-d37，其中可控开关可以是igbt、mosfet、igct等，例如当可控开关为igbt时，第一功率开关q31至第七功率开关q37的第一端为igbt的漏极，第一功率开关q31至第七功率开关q37的第二端为igbt的源极。
45.在本实施例中，第一功率开关至第四功率开关q31-q34为高频开关管，而第五功率开关至第七功率开关q35-q37为工频续流管。
46.当所述三电平变换器工作于离网模式时，第一交流输出端a与中性端n之间连接第一负载z1，其中第一负载z1可以与电感l1串联后连接于第一交流输出端a与中性端n之间；第二交流输出端b与中性端n之间连接第二负载z2，其中第二负载z2可以与电感l2串联后连接于第二交流输出端b与中性端n之间。第一负载z1和第二负载z2分别是裂相输出的负载。
47.当所述三电平逆变器工作于并网模式时，第一交流输出端a和第二交流输出端b之间连接电网g，其中电网g的一端与第一交流输出端a之间连接电感l1，电网g的另一端与第二交流输出端b之间连接电感l2。
48.参照图8，图8为图6和图7中三电平变换器的功率开关的驱动波形图。三电平变换器还包括控制器（图中未示出），控制器与第一功率开关q31至第七功率开关q37的控制端连接，用于控制第一功率开关q31至第七功率开关q37的导通或关断。当三电平变换器工作于第一半周期（例如，电网的正半周期），控制器控制所述第二功率开关q32和所述第三功率开关q33常断以及所述第五功率开关q35常通，所述第一功率开关q31和所述第四功率开关q34同时导通或关断，所述第六功率开关q36和所述第七功率开关q37同时导通或关断，其中所述第一功率开关q31和所述第六功率开关q36互补导通。当三电平变换器工作于第二半周期（例如，电网的负半周期），控制器控制所述第一功率开关q31和所述第四功率开关q34常断以及所述第七功率开关q27常通，所述第二功率开关q32和所述第三功率开关q33同时导通或关断，所述第五功率开关q35和所述第六功率开关q36同时导通或关断，其中所述第二功率开关q32和所述第五功率开关q35互补导通。
49.当三电平变换器工作于并网模式或工作于离网模式且两相负载z1和z2匹配时，中性端n上的线电流为0，工频续流时电流流过第五功率开关q35和第七功率开关q37，而第六功率开关q36上无电流流过，因此续流回路只有2个功率开关，可以达到如图2所示的逆变器工作于并网模式的效率。当三电平变换器工作于离网模式且第一负载z1和第二负载z2不对称时，第六功率开关q36会有电流流过。假设第二交流输出端b和中性点之间连接的第二负载z2为空载时，只有第一交流输出端a和中性端n之间输出功率，其跟图5的逆变器的电流路径一样。
50.可见，图7中的三电平变换器工作于并网模式时的效率与图2中的逆变器工作于并网模式时的效率一样，图6中的三电平变换器工作于离网模式时效率最差的情况与图4中的逆变器工作于离网模式时的效率相同，最优的情况下与图2中的逆变器工作于并网模式时的效率一样。图6和图7中的三电平变换器吸取了图2和图4中逆变器的优势，提高了三电平变换器工作于离网模式和并网模式时的效率。
51.参照图9，图9为本技术一实施例的三电平变换器工作于离网模式的结构示意图。图9中的三电平变换器与图6中的三电平变换器结构与连接关系相同的地方在此不再赘述，
下面主要描述下图9中的三电平变换器与图6中的三电平变换器结构与连接关系不同之处，第五功率开关q35的第二端分别与第六功率开关q36的第二端和第七功率开关q37的第二端连接，第五功率开关q35的第一端连接第一交流输出端a，第七功率开关q37的第一端连接第二交流输出端b。
52.参照图10和图11，图10为本技术一实施例的三电平变换器工作于离网模式的结构示意图，图11为本发明的第四实施例的三电平变换器工作于离网模式的结构示意图。三电平变换器还包括第一续流支路和第二续流支路；所述第一续流支路连接在所述第一交流输出端a和所述中性端n之间，所述第二续流支路连接在所述中性端n和所述第二交流输出端b之间。如图10所示，第一续流支路包括串联连接的二极管d38和功率开关q39，其中二极管d38的阳极连接第一交流输出端a，二极管d38的阴极连接功率开关q39的第一端，功率开关q39的第二端连接中性端n。第二续流支路包括串联连接的功率开关q40和二极管d41，功率开关q40的第二端连接中性端n，功率开关q40的第一端连接二极管d41的阴极，二极管d41的阳极连接第二交流输出端b。需要说明的是，二极管d38和d41可以用可控开关替代。如图11所示，第一续流支路包括串联连接的二极管d39和功率开关q38，其中功率开关q38的第二端连接第一交流输出端a，功率开关q38的第一端连接二极管d39的阴极，二极管d39的阳极连接中性端n。第二续流支路包括串联连接的功率开关q41和二极管d40，二极管d40的阳极连接中性端n，二极管d40的阴极连接功率开关q41的第一端，功率开关q41的第二端连接第二交流输出端b。可见，第一续流支路和第二续流支路的导通方向相反。第一续流支路和第二续流支路可以解决三电平变换器在第二功率开关q32和第四功率开关q34关断到第五功率开关q35至功率开关q37导通的死区时间内，可以通过第一续流支路或第二续流支路提供暂时的一个续流通路，使得三电平变换器更加可靠和安全。
53.参照图6、图8和图10，三电平变换器的工作原理如下：当三电平变换器工作于第一周期，第一功率开关q31和第四功率开关q34导通，第一直流输入端、第一功率开关q31以及第一负载z1和中性端n构成电流通路；第二直流输入端、中性端n、第四功率开关q34以及第二负载z2构成电流通路。当第一功率开关q31和第四功率开关q34关断且第六功率开关q36和所述第七功率开关q37尚未导通之前，中性端n、第二负载z2、功率开关q40和二极管d41构成续流通路；二极管d36、功率开关q35、中性端n以及第一负载z1构成续流通路；第六功率开关q36和所述第七功率开关q37导通后，第七功率开关q37、第六功率开关q36、中性端n以及第二负载z2构成续流通路；第六功率开关q36、第五功率开关q35、第一负载z1以及中性端n构成续流通路。
54.当三电平变换器工作于第二周期，第二功率开关q32和第三功率开关q33导通，第二功率开关q32、第二直流输入端、中性端n和第一负载z1构成电流通路；第一直流输入端、第三功率开关q33、第二负载z2和中性端n构成电流通路。当第二功率开关q32和第三功率开关q33关断且第六功率开关q36和所述第五功率开关q35尚未导通之前，中性端n、第二负载z2、功率开关q37和二极管d36构成续流通路；二极管d38、功率开关q39、中性端n以及第一负载z1构成续流通路；第六功率开关q36和所述第五功率开关q35导通后，第六功率开关q36、第七功率开关q37、第二负载z2以及中性端n构成续流通路；第五功率开关q35、第六功率开关q36、中性端n和第一负载z1构成续流通路。
55.可见，上述第一续流支路和第二续流支路可以解决三电平变换器在第二功率开关
q32和第四功率开关q34关断到第五功率开关q35至功率开关q37导通的死区时间内，可以通过第一续流支路或第二续流支路提供暂时的一个续流通路，使得三电平变换器更加可靠和安全。
56.图11为本技术另一实施例的三电平变换器工作于离网模式的结构示意图。图11的三电平变换器的工作原理与图10的类似，在此不再赘述。
57.本发明一实施例中，在于提供一种应用于上述三电平变换器的控制方法，该控制方法包括：当所述三电平变换器工作于第一半周期时，控制所述第二功率开关q32和所述第三功率开关q33常断以及所述第五功率开关q35常通，所述第一功率开关q31和所述第四功率开关q34同时导通或关断，所述第六功率开关q36和所述第七功率开关q37同时导通或关断，其中所述第一功率开关q31和所述第六功率开关q36互补导通；当所述三电平变换器工作于第二半周期时，控制所述第一功率开关q31和所述第四功率开关q34常断以及所述第七功率开关q37常通，所述第二功率开关q32和所述第三功率开关q33同时导通或关断，所述第五功率开关q35和所述第六功率开关q36同时导通或关断，其中所述第二功率开关q32和所述第五功率开关q35互补导通。
58.上述的实施例提高了三电平变换器工作于离网模式和并网模式时的效率。
59.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种三电平变换器，其特征在于，包括：第一直流输入端、第二直流输入端、中性端、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关、第五功率开关、第六功率开关以及第七功率开关；所述第一功率开关的第一端分别与所述第一直流输入端和所述第三功率开关的第一端连接；所述第二功率开关的第二端分别与所述第二直流输入端和所述第四功率开关的第二端连接；所述第一功率开关的第二端和所述第二功率开关的第一端的连接点作为第一交流输出端；所述第三功率开关的第二端和所述第四功率开关的第一端的连接点作为第二交流输出端；所述第五功率开关和所述第六功率开关串联连接于所述第一交流输出端和所述中性端之间；所述第七功率开关连接于所述第五功率开关和所述第六功率开关的连接点和所述第二交流输出端之间。2.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，所述第一功率开关、所述第二功率开关、所述第三功率开关和所述第四功率开关为高频开关管；所述第五功率开关、所述第六功率开关和所述第七功率开关为工频续流管。3.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，当所述三电平变换器工作于离网模式时，所述第一交流输出端和所述中性端之间连接第一负载，所述第二交流输出端和所述中性端之间连接第二负载。4.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，当所述三电平变换器工作于并网模式时，所述第一交流输出端和所述第二交流输出端之间连接电网。5.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，所述第五功率开关的第一端分别与所述第六功率开关的第一端和所述第七功率开关的第一端连接。6.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，所述第五功率开关的第二端分别与所述第六功率开关的第二端和所述第七功率开关的第二端连接。7.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，当所述三电平变换器工作于第一半周期时，所述第二功率开关和所述第三功率开关常断以及所述第五功率开关常通，所述第一功率开关和所述第四功率开关同时导通或关断，所述第六功率开关和所述第七功率开关同时导通或关断，其中所述第一功率开关和所述第六功率开关互补导通。8.根据权利要求7所述的三电平变换器，其特征在于，当所述三电平变换器工作于第二半周期时，所述第一功率开关和所述第四功率开关常断以及所述第七功率开关常通，所述第二功率开关和所述第三功率开关同时导通或关断，所述第五功率开关和所述第六功率开关同时导通或关断，其中所述第二功率开关和所述第五功率开关互补导通。9.根据权利要求1所述的三电平变换器，其特征在于，还包括第一续流支路和第二续流支路；所述第一续流支路连接在所述第一交流输出端和所述中性端之间，所述第二续流支路连接在所述中性端和所述第二交流输出端之间。10.根据权利要求9所述的三电平变换器，其特征在于，所述第一续流支路的导通方向与所述第二续流支路的导通方向相反。11.根据权利要求9所述的三电平变换器，其特征在于，所述第一续流支路与所述第二续流支路均包括串联连接的二极管和功率开关。12.一种应用于权利要求1至11中任意一项所述的三电平变换器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：当所述三电平变换器工作于第一半周期时，控制所述第二功率开关和所述第三功率开
关常断以及所述第五功率开关常通，所述第一功率开关和所述第四功率开关同时导通或关断，所述第六功率开关和所述第七功率开关同时导通或关断，其中所述第一功率开关和所述第六功率开关互补导通；当所述三电平变换器工作于第二半周期时，控制所述第一功率开关和所述第四功率开关常断以及所述第七功率开关常通，所述第二功率开关和所述第三功率开关同时导通或关断，所述第五功率开关和所述第六功率开关同时导通或关断，其中所述第二功率开关和所述第五功率开关互补导通。

技术总结
本发明提出一种三电平变换器及其控制方法，涉及光伏发电领域。三电平变换器包括第一直流输入端、第二直流输入端、中性端、第一功率开关至第七功率开关；第一功率开关的第一端分别与第一直流输入端和第三功率开关的第一端连接；第二功率开关的第二端分别与第二直流输入端和第四功率开关的第二端连接；第一功率开关的第二端和第二功率开关的第一端的连接点作为第一交流输出端；第三功率开关的第二端和第四功率开关的第一端的连接点作为第二交流输出端；第五功率开关和第六功率开关串联连接于第一交流输出端和中性端之间；第七功率开关连接于第五功率开关和第六功率开关的连接点和第二交流输出端之间。本发明的三电平变换器能提高并网和离网的效率。能提高并网和离网的效率。能提高并网和离网的效率。


技术研发人员：尹聪 彭健
受保护的技术使用者：麦田能源股份有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/7/22