[發明專利]NPC三電平15開關變換器的控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201510868963.8
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105356777A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 潘雷;王貝貝;李梅;彭桂力;蘇剛
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發明涉及一種NPC三電平15開關變換器的控制系統及控制方法。

背景技術

隨著功率變換器小型化、高可靠性和低功耗的不斷發展，各國學者對功率變換器拓撲結構的改進做出了大量工作，并取得了大量成果。NPC三電平15開關變換器相對于傳統背靠背NPC三電平24開關變換器，減少了9個開關器件及其驅動電路，該種拓撲結構在成本和體積上具有一定優勢，其拓撲結構如圖1所示。

NPC三電平15開關變換器同時可具備兩路三相交流輸出，可實現三相交流負載的驅動，其運行模式可分為同頻運行和異頻運行兩種。目前并未有適合于NPC三電平15開關變換器的控制方法。

空間矢量調制策略已經廣泛應用于功率變換器的控制，利用空間矢量調制策略可實現不同類型功率變換器的控制，但是不同拓撲結構功率變換器的空間矢量調制策略不同，比如9開關變換器的空間矢量調制方法，其調制方法是由上下兩個交流輸出端的電壓矢量共同決定開關器件的工作狀態，而不是傳統意義上單一電壓矢量決定開關器件的開關狀態。同理，NPC三電平15開關變換器的調制方法，也不同于其他功率變換器的調制方法，亟待研發適合于NPC三電平15開關變換器的控制方法。

發明內容

本發明針對NPC三電平15開關變換器的工作特點，提出一種NPC三電平15開關變換器的控制系統及控制方法，該方法同時適用于NPC三電平15開關變換器的同頻和異頻工作模式。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是提供一種NPC三電平15開關變換器控制系統，其中：該NPC三電平15開關變換器控制系統包括NPC三電平15開關變換器、上端負載、下端負載、上端電壓和上端電流檢測電路、下端電壓和下端電流檢測電路、AD轉換電路、dsPIC30F6010A控制電路和IGBT驅動電路，所述NPC三電平15開關變換器的上輸出端與上端電壓和上端電流檢測電路的一側相連，上端電壓和上端電流檢測電路的另一側與上端負載相連；NPC三電平15開關變換器的下輸出端與下端電壓和下端電流檢測電路的一側相連，下端電壓和下端電流檢測電路的另一側與下端負載相連；上端電壓和上端電流檢測電路與下端電壓和下端電流檢測電路的輸出連接到AD轉換器的輸入端；AD轉換器的輸出U_u、U_l、I_u、I_l連接到dsPIC30F6010A控制電路的輸入端；dsPIC30F6010A控制電路的輸出連接到IGBT驅動電路的輸入端；IGBT驅動電路的輸出端連接到NPC三電平15開關變換器開關器件的驅動輸入端。

同時提供一種NPC三電平15開關變換器控制系統的控制方法。

本發明的效果是采用該控制系統相對于傳統背靠背NPC三電平24開關變換器控制系統，減少了9個開關器件及其驅動電路，該控制系統的拓撲結構在成本和體積上具有一定優勢，與傳統九開關變換器控制系統相比，將電壓空間矢量從27個增加到64個，提高了系統的可控性，降低了系統輸出的諧波含量。該控制系統可實現NPC三電平15開關變換器的同頻和異頻控制。

附圖說明

圖1為本發明NPC三電平15開關變換器系統控制結構；

圖2-0—2-3分別為單個橋臂有效開關0狀態、2狀態、1狀態、3狀態；

圖3為本發明開關狀態選擇電路。

具體實施方式

結合附圖對本發明的NPC三電平15開關變換器的控制系統及方法加以說明。

如圖1所示，本發明的NPC三電平15開關變換器的控制系統結構是，NPC三電平15開關變換器控制系統包括一個NPC三電平15開關變換器、上端負載、下端負載、上端電壓和上端電流檢測電路、下端電壓和下端電流檢測電路、AD轉換電路、dsPIC30F6010A控制電路和IGBT驅動電路。NPC三電平15開關變換器的上輸出端與上端電壓和上端電流檢測電路的一側相連，上端電壓和上端電流檢測電路的另一側與上端負載相連；NPC三電平15開關變換器的下輸出端與下端電壓和下端電流檢測電路的一側相連，下端電壓和下端電流檢測電路的另一側與下端負載相連；上端電壓和上端電流檢測電路與下端電壓和下端電流檢測電路的輸出連接到AD轉換器的輸入端；AD轉換電路的輸出U_u、U_l、I_u、I_l連接到dsPIC30F6010A控制電路的輸入端；dsPIC30F6010A控制電路的輸出連接到IGBT驅動電路的輸入端；IGBT驅動電路的輸出端連接到NPC三電平15開關變換器開關器件的驅動輸入端。