一种中点箝位型三相三电平变换器及其调制方法技术

本发明专利技术提供一种中点箝位型三相三电平变换器的调制方法，首先判断功率因数是否大于预设阈值；在所述功率因数大于所述预设阈值时，向三相电压调制波中注入固定分量；在所述功率因数小于所述预设阈值，采用双调制波载波进行三相电压调制。也即，通过在不同的系统功率因数值范围中，分别采用往三相调制波中注入固定分量方式和双调制波载波方式，使得系统直流母线电容在减小一定容量的条件下，中点电位波动和共模电压波形依然在可控可接受范围之内。

Neutral point clamped three-phase three level converter and modulation method thereof

The present invention provides a modulation method of three-phase neutral point clamped three level converter, first determine whether the power factor is greater than the preset threshold; the power factor is larger than the preset threshold value, the fixed component injection to three-phase voltage modulation wave; the power factor is smaller than the preset threshold, using double modulation wave carrier phase voltage modulation. That is, through the system in different power by numerical range, respectively by injecting the fixed component mode and double modulation wave carrier to phase modulation wave, the system of DC bus capacitor in smaller capacity under the condition of neutral point potential fluctuations and common mode voltage waveform is still controllable in the acceptable range.

【技术实现步骤摘要】
一种中点箝位型三相三电平变换器及其调制方法
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种中点箝位型三相三电平变换器及其调制方法。
技术介绍
二极管中点箝位型三电平变换器拓扑和ANPC(ActiveNeutralPointClamped，有源中点箝位)型三电平变换器拓扑，是两种目前应用较为广泛的三电平拓扑。如图1所示，对于二极管中点箝位型三电平变换器拓扑，其中的AS5、AS6、BS5、BS6、CS5、CS6为二极管，其余为开关管；对于ANPC型三电平变换器拓扑，所有的开关均为开关管。两者均存在直流母线中点电位波动问题。而直流母线中点电位波动会对输出电压电流THD、器件电压应力、共模电压、系统损耗等多方面造成影响，因此，需要相应的解决方案来抑制中点电位波动，尤其是抑制较难治理的低频波动。目前，抑制二极管箝位型和ANPC型三电平拓扑中点电位低频波动的解决方案通常可以分成硬件方案和软件方案两大类。其中，软件方案因只需要通过对算法加以调整，不需要(或很少)增加额外的硬件成本，成为目前广为采用的主流方案。软件方案从调制方式可分成基于载波调制的方案和基于空间矢量调制的方案两类；由于空间矢量调制对于硬件中数字处理器的计算资源要求较高、算法较为复杂，因此对于抑制拓扑中点电位低频波动，现有技术通常采用往三相电压调制波中注入特定的零序分量。但是由于等效注入调制波的零序分量并不是一个规则的波形，因此会严重影响三相共模电压波形，而在光伏等领域应用中，较差的共模电压会影响漏电流、EMC等性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种中点箝位型三相三电平变换器及其调制方法，以解决现有技术中严重影响三相共模电压波形的问题。为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：一种中点箝位型三相三电平变换器的调制方法，应用于中点箝位型三相三电平变换器中的控制器，所述中点箝位型三相三电平变换器包括三个桥臂，每个桥臂包括：由第一开关、第二开关和第五开关相连组成的上桥臂，以及由第三开关、第四开关和第六开关相连组成的下桥臂，第五开关和第六开关的连接点与直流母线中点相连，第二开关和第三开关的连接点为对应相交流输出端；第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为开关管；所述中点箝位型三相三电平变换器的调制方法包括：判断功率因数是否大于预设阈值；若所述功率因数大于所述预设阈值，则向三相电压调制波中注入固定分量进行三相电压调制；若所述功率因数小于所述预设阈值，则采用双调制波载波进行三相电压调制。优选的，所述固定分量的计算公式为：其中，m为调制度，ω为电网基波角频率。优选的，所述向三相电压调制波中注入固定分量进行三相电压调制，包括：计算得到各相调制波与所述固定分量的和、作为各相的注入调制波；将各相的注入调制波分别与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号；将各相的注入调制波分别与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；输出各相的第一PWM信号控制对应桥臂中的第一开关和第三开关；输出各相的第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关和第四开关。优选的，在所述计算得到各相调制波与所述固定分量的和、作为各相的注入调制波之前，还包括：计算得到各相调制波；在所述将各相的注入调制波分别与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号之前，还包括：根据双载波上下反向层叠原理，计算得到上载波和下载波。优选的，所述采用双调制波载波进行三相电压调制，包括：确定三相调制波中的最大值和最小值；计算得到各相的第一调制波和第二调制波；其中，各相的第一调制波为各相调制波与所述最小值之差的一半，各相的第二调制波为各相调制波与所述最大值之差的一半；将各相的第一调制波分别与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号；将各相的第二调制波分别与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；输出各相的第一PWM信号控制对应桥臂中的第一开关和第三开关；输出各相的第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关和第四开关。优选的，在所述确定三相调制波中的最大值和最小值之前，还包括：计算得到所述三相调制波；在所述计算各相的第一调制波与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号之前，还包括：根据双载波上下层叠原理，计算得到上载波和下载波。一种中点箝位型三相三电平变换器，包括控制器和主电路；其中：所述主电路包括三个桥臂，每个桥臂包括：由第一开关、第二开关和第五开关相连组成的上桥臂，以及由第三开关、第四开关和第六开关相连组成的下桥臂，第五开关和第六开关的连接点与直流母线中点相连，第二开关和第三开关的连接点为对应相交流输出端；第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为开关管；所述控制器包括：判断单元，用于判断功率因数是否大于预设阈值；调制单元，用于若所述功率因数大于所述预设阈值，则向三相电压调制波中注入固定分量进行三相电压调制；若所述功率因数小于所述预设阈值，则采用双调制波载波进行三相电压调制。优选的，所述固定分量的计算公式为：其中，m为调制度，ω为电网基波角频率。优选的，所述调制单元用于向三相电压调制波中注入固定分量进行三相电压调制时，具体用于：计算得到各相调制波与所述固定分量的和、作为各相的注入调制波；将各相的注入调制波分别与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号；将各相的注入调制波分别与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；输出各相的第一PWM信号控制对应桥臂中的第一开关和第三开关；输出各相的第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关和第四开关。优选的，所述调制单元用于采用双调制波载波进行三相电压调制时，具体用于：确定三相调制波中的最大值和最小值；计算得到各相的第一调制波和第二调制波；其中，各相的第一调制波为各相调制波与所述最小值之差的一半，各相的第二调制波为各相调制波与所述最大值之差的一半；将各相的第一调制波分别与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号；将各相的第二调制波分别与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；输出各相的第一PWM信号控制对应桥臂中的第一开关和第三开关；输出各相的第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关和第四开关。本专利技术提供的所述中点箝位型三相三电平变换器的调制方法，首先判断功率因数是否大于预设阈值；在所述功率因数大于所述预设阈值时，向三相电压调制波中注入固定分量；在所述功率因数小于所述预设阈值，采用双调制波载波进行三相电压调制。也即，通过在不同的系统功率因数值范围中，分别采用往三相调制波中注入固定分量方式和双调制波载波方式，使得系统直流母线电容在减小一定容量的条件下，中点电位波动和共模电压波形依然在可控可接受范围之内。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术提供的中点箝位型三相三电平变换器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的中点箝位型三相三电平变换器的调制方法的流程图；图3是本专利技术另一实施例提供的中点箝位型三相三电平变换器的调制方法的部分流程图；图4是本专利技术另一实施例提供的中点箝位型三相三电平变换器的各相注入调制波的波形图；图5是本专利技术另一实施例提供的中点箝位型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中点箝位型三相三电平变换器的调制方法，其特征在于，应用于中点箝位型三相三电平变换器中的控制器，所述中点箝位型三相三电平变换器包括三个桥臂，每个桥臂包括：由第一开关、第二开关和第五开关相连组成的上桥臂，以及由第三开关、第四开关和第六开关相连组成的下桥臂，第五开关和第六开关的连接点与直流母线中点相连，第二开关和第三开关的连接点为对应相交流输出端；第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为开关管；所述中点箝位型三相三电平变换器的调制方法包括：判断功率因数是否大于预设阈值；若所述功率因数大于所述预设阈值，则向三相电压调制波中注入固定分量进行三相电压调制；若所述功率因数小于所述预设阈值，则采用双调制波载波进行三相电压调制。

【技术特征摘要】
1.一种中点箝位型三相三电平变换器的调制方法，其特征在于，应用于中点箝位型三相三电平变换器中的控制器，所述中点箝位型三相三电平变换器包括三个桥臂，每个桥臂包括：由第一开关、第二开关和第五开关相连组成的上桥臂，以及由第三开关、第四开关和第六开关相连组成的下桥臂，第五开关和第六开关的连接点与直流母线中点相连，第二开关和第三开关的连接点为对应相交流输出端；第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为开关管；所述中点箝位型三相三电平变换器的调制方法包括：判断功率因数是否大于预设阈值；若所述功率因数大于所述预设阈值，则向三相电压调制波中注入固定分量进行三相电压调制；若所述功率因数小于所述预设阈值，则采用双调制波载波进行三相电压调制。2.根据权利要求1所述的中点箝位型三相三电平变换器的调制方法，其特征在于，所述固定分量的计算公式为：其中，m为调制度，ω为电网基波角频率。3.根据权利要求2所述的中点箝位型三相三电平变换器的调制方法，其特征在于，所述向三相电压调制波中注入固定分量进行三相电压调制，包括：计算得到各相调制波与所述固定分量的和、作为各相的注入调制波；将各相的注入调制波分别与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号；将各相的注入调制波分别与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；输出各相的第一PWM信号控制对应桥臂中的第一开关和第三开关；输出各相的第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关和第四开关。4.根据权利要求3所述的中点箝位型三相三电平变换器的调制方法，其特征在于，在所述计算得到各相调制波与所述固定分量的和、作为各相的注入调制波之前，还包括：计算得到各相调制波；在所述将各相的注入调制波分别与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号之前，还包括：根据双载波上下反向层叠原理，计算得到上载波和下载波。5.根据权利要求1至4任一所述的中点箝位型三相三电平变换器的调制方法，其特征在于，所述采用双调制波载波进行三相电压调制，包括：确定三相调制波中的最大值和最小值；计算得到各相的第一调制波和第二调制波；其中，各相的第一调制波为各相调制波与所述最小值之差的一半，各相的第二调制波为各相调制波与所述最大值之差的一半；将各相的第一调制波分别与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号；将各相的第二调制波分别与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；输出各相的第一PWM信号控制对应桥臂中的第一开关和第三开关；输出各相的第二PWM信号控...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄加才，王新宇，崔雨晴，徐君，顾亦磊，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34