[發明專利]一種鉗位級聯倍頻多電平功率變換器及其控制方法

在審

• 申請號: 201710030746.0
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN107565841A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 羅安;徐千鳴;王逸興;岳雨霏;郭鵬;丁紅旗;洪樂榮;周芊帆
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強,王娟

1.一種鉗位級聯倍頻多電平功率變換器，包括多個級聯的逆變模塊，每個所述逆變模塊包括一個鉗位五電平H橋逆變單元；其特征在于，所述鉗位五電平H橋逆變單元包括2個電容、8個IGBT及與所述IGBT反向并聯的二極管，第一、第二、第三、第四IGBT串聯形成左橋臂；第五、第六、第七、第八IGBT串聯形成右橋臂；左橋臂、右橋臂并聯；兩個電容串聯后，與左橋臂并聯；當左橋臂第一IGBT V_i1和第二IGBT Vi₂開通時，逆變單元輸出電平當左橋臂第三V_i3、第四V_i4開通時，逆變單元輸出電平當左橋臂第二IGBT V_i2、第三IGBT V_i3開通時，由于二極管鉗位作用，在H橋逆變單元輸出端輸出零電平，左橋臂第二IGBT V_i2、第三IGBT之間輸出電壓為三電平階梯波；右橋臂與左橋臂原理相同，輸出電壓波形也為三電平階梯波，但兩者之間存在相位差，使得輸出波形為五電平階梯波。

2.一種權利要求1所述鉗位級聯倍頻多電平功率變換器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)當控制周期信號使能時，DSP發出電壓指令Uout，為保證H橋逆變單元中串聯的IGBT不同時導通，每個H橋逆變單元的IGBT都加入開通延遲時間，保證V_i1和V_i3或V_i2和V_i4不同時導通，使得輸出的電壓信號存在一定偏差，為改善電壓質量，在調制信號中加入死區補償Δu，得到調制波Uref：

Uref＝U out+Δu；

2)DSP發出載波信號Ur_i，每個逆變模塊的三角載波的相位差為用N個峰值1V、相位依次相差θ的三角載波Ur₁、Ur₂…Ur_N與調制波比較后得到每個逆變模塊的PWM控制信號，控制H橋逆變單元左橋臂功率管的開關，其中N為逆變模塊數量；

3)將調試波Uref相位偏移180°得到Uref'，將Uref'與載波信號Ur_i比較后，得到控制H橋逆變單元右橋臂控制信號，控制H橋逆變單元右橋臂功率管的開關，使得每個模塊IGBT的PWM控制信號異步輸出，各個模塊輸出的電壓階梯波串聯疊加后形成多電平輸出電壓。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，Δu＝1.7us。