[發明專利]混合箝位型五電平變流器及其控制方法

有效

• 申請號: 201310196165.6
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103259436A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 張興;任康樂;王付勝;謝韋偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387;H02M3/155;H02M1/088
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生;郭華俊

1.混合箝位型五電平變流器，其特征是，包括有三個結構相同的單相橋臂，其中，每相橋臂包括：2個直流母線電容C₁、C₂；2個箝位電容C₃、C₄；4個主開關管S₁、S₂、S_1’、S_2’和8個箝位開關管S_c1、S_c2、S_c1’、S_c2’、?S_c3、S_c4、S_c3’、S_c4’；2個箝位二極管D_c1和D_c2；

其中，直流母線電容C₁和C₂為各相橋臂共用。

所述直流母線電容C₁和C₂相互串聯構成直流母線電容支路；所述箝位開關管S_c1、S_c2、S_c1’和S_c2’相互串聯構成第一箝位開關管支路，所述箝位開關管S_c3、S_c4、S_c3’和S_c4’相互串聯構成第二箝位開關管支路；所述箝位電容C₃和C₄相互串聯構成箝位電容支路；所述箝位二極管D_c1和箝位二極管D_c2相互串聯構成箝位二極管支路；所述主開關管S₁、S₂、S_1’和S_2’?相互串聯構成主開關管支路；所述直流母線電容支路、第一箝位開關管支路、第二箝位開關管支路、箝位電容支路、箝位二極管支路、主開關管支路從前至后依次相互連接。

所述直流母線電容支路、第一箝位開關管支路的兩個端點分別與第一直流側正母線、第一直流側負母線相連接；所述第二箝位開關管支路、箝位電容支路和主開關管支路的兩個端點分別與第二直流側正母線、第二直流側負母線相連接。

2.一種混合箝位型五電平變流器的控制方法，其特征是，所述主開關管支路中開關管S₁與S_1’、?S₂與S_2’互補導通，即二者驅動信號互補；所述第一箝位開關管支路和第二箝位開關管支路中的S_cx與S_cx’（x=1,2,3,4）互補導通，且S_c1與S_c2、S_c3與S_c4驅動信號一致；

步驟1：首先將每相調制波m=U_msinwt/U_dc與4個具有相同頻率f_c、相同峰峰值0.5并依次在空間上緊密相連且對稱分布于零參考正負兩側的三角載波比較，獲得電平區間信號和電平信號；其中U_msinwt為橋臂側期望輸出電壓，U_dc為第一直流母線電壓。

步驟2：由步驟1得到的電平區間信號和電平信號，根據預設的開關狀態表直接獲得主要開關管的開關狀態，其中每個電平區間內，相同電平的冗余模態每隔一個載波周期f_c切換一次；依據預設的開關管狀態原則在互補導通開關器件之間添加死區，即獲得單相12個開關管的PWM驅動信號。

3.根據權利要求1所述的控制方法，其特征是，在所述步驟1中，將四個三角載波從上至下依次編號為1、2、3、4；當正弦調制波與三角載波1相交時，如果調制波的幅值大于三角載波1，輸出電平信號記為2，反之記為1，此時電平區間信號記為（+2U～+U）；當正弦調制波與三角載波2相交時，如果調制波的幅值大于三角載波2，輸出電平信號記為1，反之，記為0，此時電平區間信號記為（+U～０）；當正弦調制波與三角載波3相交時，如果調制波的幅值大于三角載波3，輸出電平信號記為0，反之，記為-1，此時電平區間信號記為（０～-U）；當正弦調制波與三角載波4相交時，如果調制波的幅值大于三角載波4，輸出電平信號記為-1，反之，記為-2，此時電平區間信號記為（-U～-2U）。