[發明專利]一種三電平逆變器及其控制方法

在審

• 申請號: 201410745951.1
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104377977A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 王肅;張慶;胥明凱;王思源;李莉;秦昌龍;雷霞;雷海;邱曉初
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山東省電力公司濟南供電公司;西華大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 王汝銀

1.一種三電平逆變器，其特征是，包括4個并聯連接的橋臂以及與4個橋臂并聯連接的電容電路，從4個橋臂中分別引出a、b、c和n四根相線，從電容電路的中點引出中性線；所述電容電路包括第一電容和第二電容，所述第一電容和第二電容串聯后并聯在直流母線的兩端，所述橋臂包括第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管，所述的第一開關管、第二開關管和第三開關管串聯后并聯在直流母線的兩端，在第二開關管和第三開關管中間引出相線，所述第四開關管的一端連接在第一開關管和第二開關管之間，另一端連接在第一電容和第二電容之間；所述的第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管分別反并聯一個二極管。

2.根據權利要求1所述的一種三電平逆變器，其特征是，所述的a、b、c和n四根相線中均設置有一個電感。

3.根據權利要求1所述的一種三電平逆變器，其特征是，所述開關管包括IGBT晶體管。

4.根據權利要求1所述的一種三電平逆變器，其特征是，所述第一電容和第二電容的電容相等。

5.上述權利要求所述的一種三電平逆變器的控制方法，其特征是，所述電容電路中的第一電容和第二電容的電容電壓相等；所述控制方法包括以下步驟：

給定參考電壓；

通過三維空間矢量調制方法產生16路脈寬調制波形；

利用產生的16路脈寬調制波形控制橋臂開關管的開通與關斷來輸出需要得到的波形。

6.根據權利要求5所述的一種三電平逆變器的控制方法，其特征是，所述三維空間矢量調制方法包括以下步驟：

將三電平四橋臂逆變系統進行統一建模，形成三維空間矢量坐標系；

對于給定的參考電壓進行歸一化處理，并對歸一化處理后的量進行取整；

通過空間幾何關系來判斷處理后的電壓位于哪個空間四面體；

利用對應的空間四面體的矢量來合成參考矢量。

7.根據權利要求6所述的一種三電平逆變器的控制方法，其特征是，所述三維空間矢量坐標系的形成過程如下：

每個橋臂的開關函數定義為如式(1)所示：

gm=1,Sm1=Sm2=10,Sm2=Sm4=1-1,Sm3=1---(1)]]>

其中，m＝a、b、c、n，開關管狀態為1表示開通狀態；

將第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管分為兩組，每個橋臂的4個開關管有4種組合方式，構成4個矢量，則該三電平四橋臂逆變器有256個開關量；

將256個開關量中的冗余開關量去除后得到64個不同的開關矢量；

將坐標原點平移，讓所有矢量都平移到正方向上，則開關矢量在三維空間形成三個大立方體，且三個大立方體在空間上張成一個空間十二面體；

每個大立方體可細分為8個小立方體，除去兩個重合的小立方體，共包含22個完整的小立方體，除去立方體共用的頂點數，22個完整的小立方體共有64個獨立的頂點，分別對應64個不同的開關狀態；

將每個小立方體用立方體的三個對角面劃分為分別對應參考矢量在四面體中位置的6個四面體，對參考矢量進行歸一化處理后的所有矢量將落在空間十二面體的內部；

采用相應四面體4個頂點所對應的矢量進行參考矢量的合成，所述參考矢量的合成過程為確定參考矢量的開關矢量后并計算開關矢量的作用時間。