[發明專利]三電平高開關頻率碳化硅逆變器的低諧波控制系統及方法

有效

• 申請號: 202010978490.8
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112104246B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 嚴慶增;肖浪濤;周贊嶸;吳明鉑;張鑫誠;廉偉城;徐海亮;趙仁德
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/38;H02M1/12
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 徐艷艷

本發明涉及一種三電平高開關頻率碳化硅逆變器的低諧波控制系統及方法，低諧波控制系統包含幅值調整模塊、選擇模塊、調制波疊加模塊、幅值限制模塊以及驅動信號生成模塊。幅值調整模塊對原始調制波進行幅值調整；選擇模塊的選擇開關判斷原始調制波的大小輸出不同幅值調整量；調制波調整模塊對幅值調整后的調制波進行疊加操作；幅值限制模塊對每次疊加得到的調制波進行幅值限制；驅動信號生成模塊用于驅動主電路中的碳化硅功率開關器件。三電平高開關頻率碳化硅逆變器的主電路中含有左右兩個橋臂，采用隔離電感消除左右兩個橋臂之間的相互影響。本發明能夠有效避免死區效應，降低三電平高開關頻率碳化硅逆變器的輸出電流諧波。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，涉及逆變器技術，具體地說，涉及三電平高開關頻率碳化硅逆變器的低諧波控制系統及方法。

背景技術

在三電平逆變器中采用碳化硅功率開關器，可以工作于更高的開關頻率，減小無源濾波器的重量和體積，進一步提高逆變器的效率和功率密度。在傳統調制方式中，為了防止三電平逆變器發生直通短路，需要在互補功率開關器件之間采用開通延時加入死區，即互補開關器件都處于關斷的一段時間。但死區的加入會產生相應的死區效應，導致輸出電流含有低頻諧波。

死區效應與死區時間、開關頻率呈正相關，即死區時間越長，開關頻率越高，死區效應越嚴重。碳化硅功率開關器件的開關速度快，開通和關斷時間短，死區時間可以設置的相對較短。在低開關頻率下，死區效應并不嚴重，電流畸變不明顯。但為充分發揮碳化硅功率開關器件的優勢，三電平碳化硅逆變器通常開關頻率較高，導致死區效應嚴重，輸出電流中的低頻諧波含量大，嚴重影響三電平碳化硅逆變器的輸出電能質量。

發明內容

本發明針對現有三電平碳化硅逆變器存在的死區效應嚴重、輸出低頻諧波含量大等上述問題，提供一種三電平高開關頻率碳化硅逆變器的低諧波控制系統及方法，能夠有效避免死區效應，降低輸出電流諧波。

為了達到上述目的，本發明提供了一種三電平高開關頻率碳化硅逆變器的低諧波控制系統，包括：

幅值調整模塊TZ_block，根據幅值調整量Δu^*、–Δu^*對原始調制波u^*進行幅值調整，獲得調制波u⁺、u^–；

選擇模塊XZ_block，設有選擇開關Sel，通過選擇開關Sel判斷原始調制波u^*的大小，選擇輸出Δu^*或–Δu^*；

調制波疊加模塊DJ_block，將調制波u⁺、u^–與選擇模塊XZ_block的輸出疊加得到調制波u₁^**、u₃^**；將調制波u₁^**、u₃^**與主電路中的上部直流母線電壓V_dc1疊加得到調制波u₂^**、u₄^**；

幅值限制模塊FZ_block，對調制波u₁^**、u₂^**、u₃^**、u₄^**進行幅值限制，得到調制波u₁^*、u₂^*、u₃^*、u₄^*；