[發明專利]針對Z源三電平逆變器的改進型載波反相層疊調制方法

在審

• 申請號: 201410192413.4
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN103997242A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 宋奇吼;葉云飛;陳莉;楊飏;童巖峰;戴麗君
• 申請（專利權）人: 南京鐵道職業技術學院
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種針對Z源三電平逆變器的改進型載波反相層疊調制方法，其特征在于，具體如下:

首先設置Z源三電平逆變器,該Z源三電平逆變器包括直流電源，直流電源的正極同第一二極管的正極和第一電容的一極相電連接，直流電源的負極同第二二極管的負極和第二電容的一極相電連接，第一電容的另一極和第二電容的另一極相電連接，所述的第一二極管的負極和第二二極管的正極均同Z源網絡相電連接，Z源網絡同三相逆變橋相電連接，所述的三相逆變橋同三相對稱負載相電連接，所述的Z源網絡包括第一電感、第二電感、第三電容以及第四電容，所述的第一二極管的負極同第一電感的一極和第三電容的一極相電連接，第一電感的另一極同第四電容的一極相電連接，第四電容的另一極同第二二極管的正極和第二電感的一極相電連接，第三電容的另一極同第二電感的另一極相電連接，所述的三相逆變橋包括相互并聯的第一三電平逆變分電路、第二三電平逆變分電路以及第三三電平逆變分電路，其中第一三電平逆變分電路包括第一開關管，第一開關管的集電極同第五二極管的負極相電連接，第一開關管的發射極同第三二極管的負極、第六二極管的負極、第二開關管的集電極以及第五二極管的正極相電連接，第二開關管的發射極同第六二極管的正極、第三開關管的集電極、第七二極管的負極以及三相對稱負載的A相負載相電連接，第三開關管的發射極同第七二極管的正極、第四開關管的集電極、第八二極管的負極以及第四二極管的正極相電連接，第四開關管的發射極同第八二極管的正極相電連接；第二三電平逆變分電路包括第五開關管，第五開關管的集電極同第十一二極管的負極相電連接，第五開關管的發射極同第九二極管的負極、第十二二極管的負極、第六開關管的集電極以及第十一二極管的正極相電連接，第六開關管的發射極同第十二二極管的正極、第七開關管的集電極、第十三二極管的負極以及三相對稱負載的B相負載相電連接，第七開關管的發射極同第十三二極管的正極、第八開關管的集電極、第十四二極管的負極以及第十二極管的正極相電連接，第八開關管的發射極同第十四二極管的正極相電連接；第三三電平逆變分電路包括第九開關管，第九開關管的集電極同第十七二極管的負極相電連接，第九開關管的發射極同第十七二極管的負極、第十八二極管的負極、第十開關管的集電極以及第十七二極管的正極相電連接，第十開關管的發射極同第十八二極管的正極、第十一開關管的集電極、第十九二極管的負極以及三相對稱負載的C相負載相電連接，第十一開關管的發射極同第十九二極管的正極、第十二開關管的集電極、第二十二極管的負極以及第十六二極管的正極相電連接，第十二開關管的發射極同第二十二極管的正極相電連接；所述的第一開關管的集電極、第五開關管的集電極以及第九開關管的集電極同所述的第一電感L₁的另一極相電連接；所述的第四開關管T_A4的發射極、第八開關管的發射極以及第十二開關管的發射極同所述的第二電感的另一極相電連接；所述的第十一二極管的負極和第六二極管的正極同所述的第二電感的另一極、第三二極管的正極、第四二極管的負極、第九二極管的正極、第十二極管的負極、第十七二極管的正極以及第十六二極管的負極相電連接，并且第一電感和第二電感的電感值相等，第三電容和第四電容的電容值相等，這樣就滿足了所述的Z源三電平逆變器中的第一電感的電感電壓和第二電感的電感電壓相等的條件，也滿足了第三電容的電容電壓和第四電容的電容電壓相等的條件，根據這樣的條件就用V_L來表示第一電感的電感電壓和第二電感的電感電壓的電壓值，而用V_C來表示第三電容的電容電壓和第四電容的電容電壓的電壓值；

Z源三電平逆變器進行載波反相層疊調制與傳統雙列載波反相調制相比，引入了按正弦規律變化的直流信號，以實現Z源三電平逆變器的直通控制，具體為：

在A相正弦調制波正半波階段，針對第一三電平逆變電路，當A相正弦調制波大于第一載波α時控制第一開關管導通，第三開關管掛斷；當A相正弦調制波大于第二載波β時控制第二開關管導通，第四開關管關斷，顯然A相正半波時第二開關管保持導通、第四開關管保持關斷；直流脈動信號與第一載波α比較，當載波大于直流信號時控制第一開關管導通，由于直流信號幅值不小于調制波幅值，因此直流信號的引入不會影響正常的正弦調制過程，此時第一開關管、第二開關管、第三開關管同時導通，逆變器處于上直通狀態；在A相正弦調制波負半波階段，針對第一三電平電路，A相正弦調制波與第一載波α比較，當調制波小于載波時控制開關管第一開關管關斷、第三開關管導通，顯然在A相調制波負半波內第一開關管始終關斷、第三開關管始終導通；A相調制波與第二載波β比較，調制波小于載波時控制第二開關管關斷、第四開關管導通；直流脈動信號與第二載波β比較，當載波小于直流信號時控制第四開關管導通，此時第二開關管、第三開關管、第四開關管同時導通，逆變器處于下直通狀態；

在B相正弦調制波正半波階段，針對第二三電平逆變電路，當B相正弦調制波大于第一載波α時控制第五開關管導通，第七開關管掛斷；當B相正弦調制波大于第二載波β時控制第六開關管導通，第八開關管關斷，顯然B相正半波時第六開關管保持導通、第八開關管保持關斷；直流脈動信號與第一載波α比較，當載波大于直流信號時控制第五開關管導通，由于直流信號幅值不小于調制波幅值，因此直流信號的引入不會影響正常的正弦調制過程，此時第五開關管、第六開關管、第七開關管同時導通，逆變器處于上直通狀態；在B相正弦調制波負半波階段，針對第二三電平電路，B相正弦調制波與第一載波α比較，當調制波小于載波時控制開關管第五開關管關斷、第七開關管導通，顯然在B相調制波負半波內第五開關管始終關斷、第七開關管始終導通；B相調制波與第二載波β比較，調制波小于載波時控制第六開關管關斷、第八開關管導通；直流脈動信號與第二載波β比較，當載波小于直流信號時控制第八開關管導通，此時第六開關管、第七開關管、第八開關管同時導通，逆變器處于下直通狀態；

在C相正弦調制波正半波階段，針對第三三電平逆變電路，當C相正弦調制波大于第一載波α時控制第九開關管導通，第十一開關管掛斷；當C相正弦調制波大于第二載波β時控制第十開關管導通，第十二開關管關斷，顯然C相正半波時第十開關管保持導通、第十二開關管保持關斷；直流脈動信號與第一載波α比較，當載波大于直流信號時控制第九開關管導通，由于直流信號幅值不小于調制波幅值，因此直流信號的引入不會影響正常的正弦調制過程，此時第九開關管、第十開關管、第十一開關管同時導通，逆變器處于上直通狀態；在C相正弦調制波負半波階段，針對第三三電平電路，C相正弦調制波與第一載波α比較，當調制波小于載波時控制開關管第九開關管關斷、第十一開關管導通，顯然在C相調制波負半波內第九開關管始終關斷、第十一開關管始終導通；C相調制波與第二載波β比較，調制波小于載波時控制第十開關管關斷、第十二開關管導通；直流脈動信號與第二載波β比較，當載波小于直流信號時控制第十二開關管導通，此時第十開關管、第十一開關管、第十二開關管同時導通，逆變器處于下直通狀態。

2.根據權利要求1所述的針對Z源三電平逆變器的改進型載波反相層疊調制方法，其特征在于所述的針對Z源三電平逆變器的改進型載波反相層疊調制方法中，在給定電壓增益G的前提下，調制度M的最大取值為