[發明專利]一種抑制二極管箝位式三電平逆變器直流側中點電壓波動的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201210535860.6
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103051229A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 劉國海;錢鵬;陳兆嶺;丁云
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及一種抑制二極管箝位式三電平逆變器直流側中點電壓波動的方法及其裝置，屬于電力電子功率變換器技術領域。?

背景技術

由于電力電子器件的功率限制和輸出電壓、輸出電流的諧波含量大，傳統的二電平逆變器難以運用在高電壓場合。而多電平電力電子裝置以其諧波含量小、效率高、輸出電壓高、功率大等優點在高電壓場合應用前景廣闊。二極管箝位式三電平逆變器直流側的兩個直流電容電壓通常應該各為直流側電壓的一半。由于電容值有限，中點電流對電容充放電會使直流側中點電壓產生波動，同時直流側中點電壓還會隨著二極管箝位式三電平逆變器的運行條件而改變，導致二極管箝位式三電平逆變器即使在正常工作時，直流側中點電壓和三相橋臂中點電壓波動過大，造成三電平逆變器上下橋臂電壓分布不均，從而導致上下橋臂的開關器件電壓應力嚴重不均衡和逆變器輸出電壓THD大增。要確保二極管箝位式三電平逆變器長期、可靠地運行，必須保證三相橋臂箝位二極管公共中點電壓的波動在一定的范圍內。因此研究一套能抑制二極管箝位式三電平逆變器直流側中點電壓波動的方法及其裝置，在實際工業應用中是非常必要的。?

目前最常用的抑制二極管箝位式三電平逆變器直流側中點電壓波動的方法是使用空間矢量脈寬調制，合理選擇冗余矢量的作用順序和時間的方法。《中國電機工程學報》于2006年第六期發表論文《中點箝位式三電平逆變器空間矢量調制及其中點控制研究》，對這種方法做出了詳細的闡述，但是該方法的控制算法非常復雜，抑制能力有限，對用于計算的控制芯片要求高，系統的實時性差，并且會影響二極管箝位式三電平逆變器輸出波形的質量。?

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術的不足，提供了一種抑制二極管箝位式三電平逆變器直流側中點電壓波動的方法及其裝置，結構簡單，推進了該逆變器的工業應用。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：將二極管箝位式三電平逆變器的直流側電容和直流側中點分開，并在其間串聯一個互補電壓發生裝置，二極管箝位式三電平逆變器的直流側電容和直流側中點分別串聯互補電壓發生裝置中的變壓器的兩個副邊繞組，通過控制電路驅動互補電壓發生器產生補償電壓，抑制二極管箝位式三電平逆變器中點電壓的波動。該裝置包括單相全橋逆變電路、直流電源、濾波電容、濾波電感、變壓器、PWM控制器、IGBT驅動電路、直流側中點電壓傳感器、直流側電壓傳感器、補償電壓傳感器、二極管箝位式三電平逆變器；直流電源并聯于單相全橋逆變電路的直流側，單相全橋逆變電路和濾波電感、變壓器的原邊串聯，濾波電容并聯于變壓器的原邊；而變壓器的兩個副邊分別串聯在二極管箝位式三電平逆變器直流側中點和直流側電容之間，并且變壓器副邊的兩個繞組同名端相反。直流側中點電壓傳感器并聯于二極管箝位式三電平逆變器直流側中點處，直流側電壓傳感器并聯于二極管箝位式三電平逆變器直流側，補償電壓傳感器并聯于變壓器副邊一個繞組；直流側中點電壓傳感器、直流側電壓傳感器及補償電壓傳感器的輸出信號經過PWM控制器產生IGBT驅動信號。?

抑制二極管箝位式三電平逆變器直流側中點電壓波動的方法及其裝置的控制方法是，通過對二極管箝位式三電平逆變器直流側中點電壓偏移量進行檢測，由DSP計算出用于抑制直流側中點電壓波動所需要的補償電壓，再由PWM控制器產生IGBT驅動信號，驅動單相全橋逆變電路產生補償電壓，經過變壓器將補償電壓疊加到二極管箝位式三電平逆變器直流側中點，實現對二極管箝位式三電平逆變器直流側中點電壓波動的抑制。?

具體技術方案如下：?

一種抑制二極管箝位式三電平逆變器直流側中點電壓波動的方法，其特征在于：將二極管箝位式三電平逆變器的直流側電容和直流側中點分開，并在其間串聯一個互補電壓發生裝置，二極管箝位式三電平逆變器的直流側電容和直流側中點分別串聯互補電壓發生裝置中的變壓器的兩個副邊繞組，通過控制電路驅動互補電壓發生器產生補償電壓，抑制二極管箝位式三電平逆變器中點電壓的波動。