一种两级式三电平换流器中点电位平衡方法

陆海，张旭东，党军朋，郭力，刘睿

（1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南 昆明 650217；2.云南电网有限责任公司玉溪供电局，云南 玉溪 653100；3.天津大学智能电网教育部重点实验室，天津 300072）

储能技术在新能源接入、缓解高峰负荷供电需求、提升电能质量和微电网等领域有着广阔的应用前景[1]。电化学储能系统主要包括电池管理系统（battery management system，BMS）和 PCS。其中，PCS应具备以下功能：并网时根据调度指令实现恒功率运行；离网时对各种类型的负载（非单位功率因数、不对称和非线性负载）实现恒压恒频运行。

针对PCS直流侧宽输入电压范围和交流侧单相负载接入的需求，本文所研究的两级式PCS采用三电平Buck/Boost与T型三电平三桥臂三相四线制（3-level T-type 3-leg 3-phase 4-wire，3LT23L3P4W）级联拓扑，如图1所示。

图1 两级式PCS拓扑Fig.1 Topology of 2-stage power conversion system

T型三电平拓扑具有低共模电压、低开关频率和低损耗的优势，其三桥臂结构较之四桥臂结构零序电压输出能力相对较弱，但所需开关器件少。三电平Buck/Boost具有容量高、开关损耗和二极管反向恢复损耗小、开关器件的电压应力低等诸多优点。

三电平逆变电路的中点电位不平衡分量包括直流分量和交流分量[2]，会导致诸多问题：引起输出电压波形畸变，低次谐波含量增加；加大器件的电压应力，容易导致器件的过电压损坏。两级式PCS在离/并网运行时应实现中点电位的平衡控制，保证设备长期可靠运行。为此，需要明确不同不对称程度和功率因数的交流电流对于中点电位低频振荡的影响机理，以及针对该两级式PCS的中点电位平衡方法。……