[發明專利]具有母線中點電壓補償的三電平逆變器及其控制方法

有效

• 申請號: 202110034350.X
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112787530B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 于濤;齊亮;王旭;陳江洪;仲華;陳尚文;陳光;肖智明;潘嘉科;余雯璟
• 申請（專利權）人: 上海電氣富士電機電氣技術有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 黨蕾

本發明涉及電子技術領域，特別涉及一種具有母線中點電壓補償的三電平逆變器及其控制方法，包括，正極電位；負極電位；中點電位；第一電容，連接于正極電位和中點電位之間；第二電容，連接于中點電位和負極電位之間；開關支路，連接于正極電位和負極電位之間，開關支路于一組控制信號的作用下可控制地切換以在一輸出點產生一輸出點電位；儲能電感，連接中點電位和輸出點，于開關支路的切換下第一電容或第二電容向儲能電感充電或放電。本發明的三電平逆變器可以將第一電容的能量通過儲能電感轉換到第二電容，或者第二電容的能量通過儲能電感轉換到第一電容，達到對母線中點電位的電壓實現補償的目的，同時結構簡單，成本較低，性價比高。

技術領域

本發明涉及電子技術領域，特別涉及一種具有母線中點電壓補償的三電平逆變器及其控制方法。

背景技術

隨著太陽能、UPS(Uninterruptible?Power?Supply，不間斷電源)技術的不斷發展和市場的不斷擴大，對逆變器效率的要求也越來越被制造商所重視，因此三電平的拓撲結構便應運而生。與傳統兩電平結構相比，三電平結構除了使單個IGBT(Insulated?GateBipolar?Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)阻斷電壓減半之外，還具有諧波小、損耗低、效率高等優勢。目前針對三電平拓撲結構有很多種，最常見的兩種拓撲結構為“T”型三電平結構和“I”型三電平結構。對于“I”型三電平結構，串聯在正極電位P和負極電位N之間的上部電容C1和下部電容C2之間相連接的點作為中點電壓，目前存在一個很重要的問題就是中點電壓不平衡問題，工況惡劣時，會導致上部電容和下部電容的電壓差過大，輸出電壓電流波形畸變，甚至損壞功率半導體器件。

目前，針對母線中點電壓不平衡問題，常見的處理技術方法有以下幾種：第一種為在上部電容C1和下部電容C2上并聯均壓電阻；第二種是通過外加獨立的DC/DC(直流/直流)變流器裝置或功能模塊；第三種為通過母線中點電壓采樣，通過優化軟件算法實時調整；以上方法在母線中點電壓不平衡問題均有一定的效果，但也有不足之處。

上述第一種通過上部電容C1和下部電容C2電壓不同，對均壓電阻施加的功耗不同，電壓大的電容其能量消耗比電壓小的電容的能量消耗快，進而調節上部電容C1和下部電容C2電壓，使之平衡，但該方案需要阻值較小的電阻來提升其均壓能力，因此其能耗方面消耗較大，尤其對轉換效率有較高要求的設備時，該方面的能耗是無法接受的。第二種會增加設備成本、增大體積，因此性價比也不高。第三種通過母線中點電壓采樣，雖然對成本要求較少，但需要較高精度的電壓采樣電路、通過高復雜度的算法進行調整，尤其當負載存在波動時，需要及時調整，算法實現難度較大。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明提供一種具有母線中點電壓補償的三電平逆變器及其控制方法。本發明的技術方案如下：

具有母線中點電壓補償的三電平逆變器，包括，

一正極電位；

一負極電位；

一中點電位；

一第一電容，連接于所述正極電位和所述中點電位之間；

一第二電容，連接于所述中點電位和所述負極電位之間；

一開關支路，連接于所述正極電位和所述負極電位之間，所述開關支路于一組控制信號的作用下可控制地切換以在一輸出點產生一輸出點電位；

一儲能電感，連接所述中點電位和所述輸出點，于所述開關支路的切換下所述第一電容或所述第二電容向所述儲能電感充電或放電。

本發明的具有母線中點電壓補償的三電平逆變器，所述開關支路包括，

一第一晶體管，于一第一控制信號的作用下連接于所述正極電位和所述輸出點之間；

一第二晶體管，于一第二控制信號的作用下連接于所述第一晶體管和所述輸出點之間；