[發(fā)明專利]一種中性點(diǎn)箝位H橋五電平高壓變頻器及其調(diào)制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310099681.7
• 申請(qǐng)日: 2013-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN103151946A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜建國(guó);潘慶山;劉賀;羅*;徐亞軍;喬樹通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/487
• 分類號(hào): H02M7/487
• 代理公司: 上海旭誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高壓變頻器的技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種中性點(diǎn)箝位/H橋(NPC/H)五電平高壓變頻器及其調(diào)制方法。

背景技術(shù)

多電平變頻器越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于軋鋼、煤炭、鐵路、船舶、水利等高壓大功率傳動(dòng)領(lǐng)域，其電壓變化率dv/dt小，輸出電壓電流諧波含量低，功率開關(guān)器件的耐壓等級(jí)低。現(xiàn)有的中高壓大功率變頻器多采用三電平NPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其輸出相電壓為三個(gè)電平級(jí)數(shù)。此外也有H橋級(jí)聯(lián)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過級(jí)聯(lián)可以得到不同的輸出電壓電平級(jí)數(shù)。

空間電壓矢量調(diào)制法(Space?Vector?Pulse?Width?Modulation，SVPWM)是多電平逆變器的一種脈寬調(diào)制(Pulse?Width?Modulation，PWM)控制方法，多電平SVPWM的實(shí)現(xiàn)也有不同的方法。通常采用七段式SVPWM，但是該方法的缺點(diǎn)是：算法復(fù)雜，計(jì)算量大，需要特別考慮開關(guān)器件的散熱問題。而且，在器件開關(guān)頻率相同的情況下，該算法的逆變器等效開關(guān)頻率低，輸出電壓諧波含量高，器件開關(guān)損耗高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種中性點(diǎn)箝位/H橋(NPC/H)五電平高壓變頻器及其調(diào)制方法，其在器件開關(guān)頻率相同的情況下，逆變器等效開關(guān)頻率低，輸出電壓諧波含量高，器件開關(guān)損耗高；而且可以拓展至任意電平級(jí)數(shù)的逆變器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種中性點(diǎn)箝位/H橋五電平高壓變頻器，其包括預(yù)充電電路、18路脈沖變壓器、整流橋、3個(gè)五電平NPC/H-橋單元、12塊脈沖驅(qū)動(dòng)板和控制板；其中，所述預(yù)充電電路經(jīng)所述18路脈沖變壓器和所述整流橋分別與所述3個(gè)五電平NPC/H-橋單元連接，所述控制板通過所述12塊脈沖驅(qū)動(dòng)板與所述3個(gè)五電平NPC/H-橋單元連接。

根據(jù)上述的中性點(diǎn)箝位/H橋五電平高壓變頻器，其中，所述五電平NPC/H-橋單元包括直流側(cè)電源和逆變電路，其中，所述直流側(cè)電源由輸入側(cè)移相變壓器、整流器和直流側(cè)電容構(gòu)成，所述逆變電路由兩個(gè)NPC橋臂構(gòu)成H橋，每個(gè)NPC橋臂由四個(gè)IGBT和兩個(gè)二級(jí)管構(gòu)成。

根據(jù)上述的中性點(diǎn)箝位/H橋五電平高壓變頻器，其中，所述控制器包括FPGA和DSP。

進(jìn)一步地，根據(jù)上述的中性點(diǎn)箝位/H橋五電平高壓變頻器，其中，所述DSP用于算法運(yùn)算，所述FPGA用于產(chǎn)生脈沖觸發(fā)所述五電平NPC/H-橋單元中的IGBT。

根據(jù)上述的中性點(diǎn)箝位/H橋五電平高壓變頻器，其中，每個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)板用于觸發(fā)所述五電平NPC/H-橋單元中的兩個(gè)IGBT。

另外，本發(fā)明還提供了一種基于上述的中性點(diǎn)箝位/H橋五電平高壓變頻器的三段式空間矢量脈寬調(diào)制方法，其包括以下步驟：

步驟一、選擇下一首發(fā)狀態(tài)：

對(duì)于任意的開關(guān)狀態(tài)[S_a，S_b，S_c]，定義其開關(guān)狀態(tài)值S為：

S=Σi=a,b,cSi]]>

此外，定義兩個(gè)參數(shù)來(lái)描述開關(guān)順序的變化，開關(guān)狀態(tài)變化總量ΔS和單相開關(guān)狀態(tài)變化值δS：

ΔS=Σi=a,b,c|Si1′-Si3′|]]>