[發(fā)明專利]三相中性點鉗位式四象限運行的三電平電源變換裝置

無效

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• 申請日: 2012-07-14
• 公開（公告）號: CN102751882A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 張翔
• 申請（專利權）人: 張翔
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種連接電網(wǎng)和電機進行電力轉換的裝置、尤其涉及一種三相中性點鉗位式四象限運行的三電平電源變換裝置。

背景技術

如圖1所示，為一種傳統(tǒng)的四象限運行的電源變換裝置電路圖，由2個PWM變換裝置10構成。其中左邊的6個開關元件9和6個二極管8構成了一個變換裝置，連接在網(wǎng)側，右邊的6個開關元件9和6個二極管8構成了一個變換裝置10，連接在機側，中間通過2個串聯(lián)的電容器7并聯(lián)。當電機工作在一、三象限時，第一個變換裝置10工作在整流狀態(tài)，第二個變換裝置10工作在逆變狀態(tài)。當電機工作在二、四象限時，第一個變換裝置10工作在逆變狀態(tài)，第二個變換裝置10工作在整流狀態(tài)。但是這種四象限運行的電源變換裝置工作在高壓大功率場合時，開關元件承受過高電壓，而且開關頻率較高，增加了開關損耗，并且輸出波形中含有大量諧波，影響電機工作的穩(wěn)定性和電網(wǎng)的質量。

圖2是一種背靠背三電平四象限運行的電源變換裝置的主電路結構的電路圖。如圖2所示，在這種背靠背三電平四象限運行的電源變換裝置中，2個PWM變換裝置11是由24個開關元件9以及36個二極管8構成，2個PWM變換裝置中間通過2個串聯(lián)的電容器7并聯(lián)。在PWM變換裝置11中，開關元件9₁、9₂導通時各相的輸出端子和與p點連接的正母線連接，各相的輸出電壓變?yōu)楦唠娖健Ｊ归_關元件9₂、9₃導通時，各相的輸出端子與中性點c點連接，各相的輸出相電壓變成高電平和低電平中間的中間電平（中性點電壓）。使開關9₃、9₄導通時，各相的輸出端子和與n點連接的負母線連接，各相的輸出相電壓變成低電平。該背靠背三電平四象限運行的電源變換裝置中，利用電容器7的分壓得到中性點電壓，但是該中性點電壓隨著供給負載的電流而變動。中性點電壓變動時，過電壓作用于電容器7，可能會導致電容器7的壽命降低或損壞，而且中性點電壓偏移過大可能會導致開關元件失效，從而影響電機驅動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電網(wǎng)電壓的質量。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種三相中性點鉗位式四象限運行的電源變換裝置，可以高效率地抑制中性點電壓的變動，提高安全性，提高輸出電壓的質量。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是提供一種三相中性點鉗位式四象限運行的三電平電源變換裝置，包括2個三相PWM變換裝置，該三相PWM變換裝置具有正母線、負母線以及中性線，并分為3相設有中性點鉗位式PWM變換器，各中性點鉗位式PWM變換器在正母線和相輸出端子及負母線和相輸出端子之間分別串聯(lián)連接第一和第二開關元件及第三和第四開關元件，而且所述第一和所述第二開關元件的連接點及所述第三和所述第四開關元件的連接點分別經(jīng)由鉗位元件與所述中性點連接，所述的2個三相PWM變換裝置的正母線、負母線及中性線分別連接，并且所述的正母線和中性線及所述的負母線和中性線之間分別串聯(lián)電容，具有第一個計算值求取裝置，用于求取第一個計算值，該第一個計算值為以下2值的代數(shù)和：第一個三相PWM變換裝置，在PWM周期中所述的正母線、所述的負母線、所述的中性線分別與3相所述的相輸出端子連接的第一狀態(tài)下3相的輸出電壓的時間的計算值和在該狀態(tài)下流向中性點的電流值的乘積；第二個三相PWM變換裝置，在PWM周期中在所述的第一狀態(tài)下3相的輸出電壓的時間的計算值和在該狀態(tài)下流向中性點的電流值的乘積；第二個計算值求取裝置，用于求取第二個計算值，該第二個計算值為以下2值的代數(shù)和：第一個三相PWM變換裝置，在PWM周期中將3相的所述相輸出端子中的2個與所述的正母線連接而3相的所述的相輸出端子中的1個與所述的中性線連接的第二狀態(tài)下的、或將3相的所述的相輸出端子中的2個與所述中性線連接而將3相的所述的相輸出端子中的1個與所述的負母線連接的第三狀態(tài)下的3相輸出電壓時間的計算值和在該狀態(tài)下流向中性點的電流值的乘積；第二個三相PWM變換裝置，在PWM周期中所述的第二狀態(tài)下或所述的第三狀態(tài)下的3相輸出電壓時間的計算值和在該狀態(tài)下流向中性點的電流值的乘積；第三個計算值求取裝置，用于求取第三個計算值，該第三個計算值為以下2值的代數(shù)和：第一個三相PWM變換裝置，在PWM周期中將3相的所述的相輸出端子中的1個與所述正母線連接而3相的所述的相輸出端子中的2個與所述中性線連接的第四狀態(tài)下的、或將3相的所述的相輸出端子中的1個與所述的中性線連接而3相的所述的相輸出端子中的2個與所述的負母線連接的第五狀態(tài)下的3相輸出電壓時間的計算值和在該狀態(tài)下流向中性點電流值的乘積；第二個三相中性點鉗位式PWM裝置，在PWM周期中所述的第四狀態(tài)下的或所述的第五狀態(tài)下的3相輸出電壓時間的計算值和在該狀態(tài)下流向中性點電流值得乘積；比率決定裝置，根據(jù)所述的第一、所述的第二以及所述的第三計算值決定2個三相PWM變換裝置在PWM周期中所述的第二和所述的第三、所述的第四和所述的第五狀態(tài)的比率，使得流向所述中性線的電流接近零，或使所述的中性線電位接近所述正母線電位和所述負母線電位之間的正中間的電位。