[發明專利]一種開關電感Z源中點嵌位型三電平逆變器的控制方法

有效

• 申請號: 202110374528.5
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113114058B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 朱俊杰;李勇;鄭志安;寧重陽
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 深圳市深軟翰琪知識產權代理有限公司 44380
• 代理人: 吳雅麗

1.一種開關電感Z源中點嵌位型三電平逆變器的控制方法，其特征在于，開關電感Z源中點嵌位型三電平逆變器包括級聯的Z源網絡電路和NPC三電平逆變器；Z源網絡電路和NPC三電平逆變器分別為前級電路和后級電路；NPC三電平逆變器具有3條并聯的橋臂，每條橋臂具有4個串聯的功率開關；

Z源網絡電路的結構為：

直流側電源Vin的正極即R點接二極管Du的正極，二極管Du的負極即E點經電感L1接二極管D1的正極即G點，二極管D1的負極接NPC三電平逆變器的并聯橋臂的正端P；二極管D2的正極接E點，二極管D2的負極即F點經電感L3接P點；二極管D3的正極和負極分別接G點和F點；

直流側電源Vin的負極S點接二極管DL的負極即S點，二極管Du的正極即H點接二極管D4的負極，二極管D4的正極即K點經電感L2接NPC三電平逆變器的并聯橋臂的負端N；二極管D5的正極接N點，二極管D5的負極經電感L4接H點；二極管D6的正極和負極分別接K點和J點；

E點與N點之間接有電容C1；P點與H點之間接有電容C2；

在三電平空間矢量中插入直通狀態實現電壓變換；

插入直通狀態的原則為：

當在一相插入上直通時，另外兩相必為O或N，當在一相引入下直通時，另外兩相則為O或P；每相橋臂具有三個開關狀態，P代表上面兩功率開關導通，O代表中間兩功率開關導通，N表示下面兩功率開關導通；

Z源網絡電路為對稱電路；電感L1，L2，L3和L4的電感值相等；電容C1和C2的電容值相等；

開關電感Z源中點嵌位型三電平逆變器的工作狀態包括直通狀態和非直通狀態；

(1)直通狀態：

(a)上直通狀態：

二極管D_L關斷,二極管D_U導通，Z源網絡電路頂部的二極管D1、D2導通，二極管D3關斷，電感L1和L3并聯，電容C1向電感L1、L3充電，Z源網絡電路底部的二極管D4、D5導通，D6關斷，電感L2和L4并聯，電容C2向電感L2、L4充電，頂部與底部的電感同時吸收存儲在電容中的能量；

(b)下直通狀態：

二極管D_L導通，二極管D_U關斷，Z源網絡電路頂部的二極管D1、D2導通，二極管D3關斷，電感L1和L3并聯，電容C1向電感L1、L3充電，Z源網絡電路底部的二極管D4、D5導通，D6關斷，電感L2和L4并聯，電容C2向電感L2、L4充電，頂部與底部的電感同時吸收存儲在電容中的能量；

(2)非直通狀態：

二極管D_U，D_L導通，頂部的二極管D1、D2關閉，二極管D3導通，底部的二極管D4、D5關閉，二極管D6導通，此時電感L1與L3串聯，L2與L4串聯，向電路釋放其存儲的能量以補償電容在直通狀態所消耗的能量，直流電源Vin通過電感L2和L4向電容C1充電，通過電感L1和L3向電容C2充電；

當調制度M＞0.575時，引入直通狀態插入機制；

每到一個開關切換的時刻，需要插入相應的直通矢量，直通矢量的選擇前提需要保證每一個插入直通相的開關管僅有一個開關的改變；得出了相鄰三個開關動作的作用時間后，再插入直通狀態；插入的直通狀態僅僅從第一個開關狀態到第二個開關狀態之間進行插入，在第二個與第三個開關狀態之間不插入；

上下直通允許的狀態

上下直通的狀態，參見上表；

每一相具有4個開關，P代表上面兩開關導通，O代表中間兩開關導通，N表示下面兩開關導通；U表示上直通，每相橋臂第4個開關斷開；L表示下直通，每相橋臂第1個開關斷開。