功率变换器和功率变换器的控制方法与流程

本技术涉及，尤其涉及一种功率变换器和功率变换器的控制方法。

背景技术：

1、随着光伏、风电和储能装置等分布式能源的渗透率逐渐提高，逆变器作为能量交换的重要组成单元，与电网等交流负载之间的影响日益显著。作为直流电转换为交流电的关键装置，逆变器在为交流电网等交流负载供电的过程中，为提升整个供电系统的功率容量，可以通过将多个逆变器通过并联的方式连接在一起，多个逆变器并联后可以传输更大的功率。然而，在逆变器并联后，由于设备之间的差异，导致各逆变器输出电压不同，使得逆变器的输出电流流向并联的其他逆变器，即互相连接的逆变器之间形成环流。逆变器之间过大的环流会造成逆变器损耗增大，影响逆变器器件、元件寿命和工作可靠性，环流生成的电流尖峰可能导致逆变器过流保护，或者导致逆变器检测到的漏电流偏大，导致漏电流误保护等。目前通常采用增加逆变器中无源滤波器参数的方式减少环流，而无源滤波器参数的增加会造成设备成本过高。因此，如何解决不额外增加硬件成本的前提下实现环流抑制，是当前亟待解决的技术问题之一。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种功率变换器以及功率变换器的控制方法，可防止过高的纹波电流损坏功率变换器，提高了功率变换器的工作可靠性。

2、第一方面，本技术提供了一种功率变换器，该功率变换器中包括功率变换电路，功率变换电路的输入端用于连接直流电源，功率变换电路的输出端用于连接交流负载或者电网，功率变换电路包括多个相互并联的功率桥臂，功率桥臂包括多个开关管。功率变换器中包括控制器，控制器用于获取功率变换电路的输出端电流中的高频分量，响应于高频分量的幅值大于预设幅值时，在第一方向上调节功率变换电路中开关管的开关频率，第一方向包括增加或者减小功率变换电路中开关管的开关频率。控制器还用于响应于功率变换电路中开关管的开关频率基于第一方向增加或者减小，且高频分量的幅值增大时，在第二方向上调节功率变换电路中开关管的开关频率，使高频分量的幅值低于预设幅值，第二方向为与第一方向在调整开关管开关频率对应相反的方向。

3、本技术中，功率变换器中的控制器可以响应于功率变换电路的高频分量的幅值大于预设幅值，即功率变换电路输出幅值过大的纹波电流时，基于第一方向调节功率变换电路中开关管的开关频率，上述第一方向调节开关频率可以包括增大或者减小功率变换电路中开关管的开关频率。控制器可以响应于功率变换电路中开关管的开关频率增大或者减小且高频分量的幅值增大，判定当前调节方向会加重纹波电流，则基于与第一方向相反的第二方向调节开关频率，即由增大开关频率切换为减小开关频率，或者由减小开关频率切换为增大开关频率，从而使得功率变换电路输出的纹波电流下降，防止过高的纹波电流损坏功率变换器，提高了功率变换器的工作可靠性，且无需增加功率变换器中无源滤波元件参数，降低了功率变换器制造成本。

4、在一种可能的实现方式中，控制器用于，响应于高频分量的幅值大于预设幅值，增大功率变换电路中开关管的开关频率。或者，响应于高频分量的幅值大于预设幅值，减小功率变换电路中开关管的开关频率。这里，功率变换器通过控制器基于纹波电流幅值的变化调整功率变换电路中开关管的开关频率，防止过高的纹波电流损坏功率变换器，提高了功率变换器的工作可靠性。

5、在一种可能的实现方式中，控制器用于，响应于功率变换电路中开关管的开关频率增大且高频分量的幅值增大，减小功率变换电路中开关管的开关频率。或者，响应于功率变换电路中开关管的开关频率减小且高频分量的幅值增大，增大功率变换电路中开关管的开关频率。这里，功率变换器通过控制器基于纹波电流幅值的变化调整功率变换电路中开关管的开关频率，防止过高的纹波电流损坏功率变换器，提高了功率变换器的工作可靠性。

6、在一种可能的实现方式中，控制器用于，基于第一方向或者第二方向调节功率变换电路中开关管的开关频率，直到控制器基于第一方向、第二方向调节功率变换电路中开关管的开关频率后高频分量的幅值均增大。这里，当基于某个开关频率从增大或者减小，纹波电流幅值均继续增大，即在一定的开关频率区间内，该开关频率为对应的纹波电流幅值最小，可以防止过高的纹波电流损坏功率变换器，功率变换器的工作可靠性更高。

7、在一种可能的实现方式中，控制器用于，基于第一方向或者第二方向调节功率变换电路中开关管的开关频率，直到高频分量的幅值低于预设幅值，且高频分量的幅值与预设幅值的差值等于预设差值。这里，功率变换器中的控制器基于纹波电流幅值的变化调整功率变换电路中开关管的开关频率，直到功率变换电路的高频分量的幅值低于预设幅值，且高频分量的幅值与预设幅值的差值等于预设差值，可以避免由于功率变换电路的高频分量的幅值不断波动导致控制器频繁调整功率变换电路中开关管的开关频率(比如，功率变换电路的高频分量的幅值小于预设幅值，后在极短时间间隔内又大于预设幅值)，提高了功率变换器工作的可靠性。

8、在一种可能的实现方式中，功率变换电路的输出端用于与其他功率变换器中的功率变换电路并联后接入负载。

9、在一种可能的实现方式中，功率变换电路包括至少一个功率桥臂以及串联的第一母线电容和第二母线电容，至少一个功率桥臂并联在串联的第一母线电容和第二母线电容的两端。功率桥臂包括串联的第一开关管和第二开关管，串联的第一开关管和第二开关管并联在串联的第一母线电容和第二母线电容的两端，串联的第一开关管和第二开关管的连接端通过另外串联的第三开关管和第四开关管与母线中点相连，第一母线电容和第二母线电容的连接端作为母线中点。

10、在一种可能的实现方式中，功率变换电路包括至少一个功率桥臂以及串联的第一母线电容和第二母线电容，至少一个功率桥臂并联在串联的第一母线电容和第二母线电容的两端。功率桥臂包括串联的四个开关管，串联的四个开关管并联在串联的第一母线电容和第二母线电容的两端，串联的四个开关管包括依次串联的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，第一开关管和第二开关管的连接端通过串联的两个二极管与第三开关管和第四开关管的连接端相连，串联的两个二极管的连接端与母线中点相连，第一母线电容和第二母线电容的连接端作为母线中点。

11、在一种可能的实现方式中，功率变换电路包括至少一个功率桥臂以及串联的第一母线电容和第二母线电容，至少一个功率桥臂并联在串联的第一母线电容和第二母线电容的两端。功率桥臂包括串联的四个开关管，串联的四个开关管并联在串联的第一母线电容和第二母线电容的两端，串联的四个开关管包括依次串联的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，第一开关管和第二开关管的连接端通过另外串联的第五开关管和第六开关管，与第三开关管和第四开关管的连接端相连，串联的第五开关管和第六开关管的连接端与母线中点相连，第一母线电容和第二母线电容的连接端作为母线中点。

12、第二方面，本技术提供了一种功率变换器的控制方法，该方法包括获取功率变换器中功率变换电路的输出端电流中的高频分量，响应于高频分量的幅值大于预设幅值，在第一方向上调节功率变换电路中开关管的开关频率，第一方向包括增加或者减小功率变换电路中开关管的开关频率。响应于功率变换电路中开关管的开关频率基于第一方向增加或者减小，且高频分量的幅值增大时，在第二方向上调节功率变换电路中开关管的开关频率，使高频分量的幅值低于预设幅值，第二方向为与第一方向在调整开关管开关频率对应相反的方向，其中，功率变换电路包括多个相互并联的功率桥臂，功率桥臂包括多个开关管。

13、在一种可能的实现方式中，方法包括响应于高频分量的幅值大于预设幅值，增大功率变换电路中开关管的开关频率。或者，响应于高频分量的幅值大于预设幅值，减小功率变换电路中开关管的开关频率。这里，基于纹波电流幅值的变化调整功率变换电路中开关管的开关频率，防止过高的纹波电流损坏功率变换器，提高了功率变换器的工作可靠性。

14、在一种可能的实现方式中，方法包括响应于功率变换电路中开关管的开关频率增大且高频分量的幅值增大，减小功率变换电路中开关管的开关频率。或者，响应于功率变换电路中开关管的开关频率减小且高频分量的幅值增大，增大功率变换电路中开关管的开关频率。这里，基于纹波电流幅值的变化调整功率变换电路中开关管的开关频率，防止过高的纹波电流损坏功率变换器，提高了功率变换器的工作可靠性。

15、在一种可能的实现方式中，方法包括基于第一方向或者第二方向调节功率变换电路中开关管的开关频率，直到控制器基于第一方向、第二方向调节功率变换电路中开关管的开关频率后高频分量的幅值均增大。这里，当基于某个开关频率从增大或者减小，纹波电流幅值均继续增大，即在一定的开关频率区间内，该开关频率为对应的纹波电流幅值最小，可以防止过高的纹波电流损坏功率变换器，功率变换器的工作可靠性更高。

16、在一种可能的实现方式中，述方法包括基于第一方向或者第二方向调节功率变换电路中开关管的开关频率，直到高频分量的幅值低于预设幅值，且高频分量的幅值与预设幅值的差值等于预设差值。基于纹波电流幅值的变化调整功率变换电路中开关管的开关频率，直到功率变换电路的高频分量的幅值低于预设幅值，且高频分量的幅值与预设幅值的差值等于预设差值，可以避免由于功率变换电路的高频分量的幅值不断波动导致控制器频繁调整功率变换电路中开关管的开关频率，提高了功率变换器工作的可靠性。