用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法及桥臂逻辑单元技术

本发明专利技术的实施例提供了一种用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法及桥臂逻辑单元，其中，驱动方法包括：在稳定处理状态下，进行如下处理：获取当前输入驱动信号；将当前输入驱动信号与上一周期的输出驱动信号进行比较，如果当前输入驱动信号与上一周期的输出驱动信号不同，则判断当前输入驱动信号中的开通电平信号的数量是否多于上一周期的输出驱动信号中的开通电平信号的数量，如果是，则进入死区处理状态，进行如下处理：等待预设的死区时间，进入开通处理状态，进行如下处理：根据当前输入驱动信号，选择需要开通的IGBT，将上一周期的输出驱动信号中相应的位变更为开通电平信号，等待预设的第一窄带脉冲抑制时间，然后进入稳定处理状态。

【技术实现步骤摘要】
用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法及桥臂逻辑单元
本专利技术涉及风电
，尤其涉及一种用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法及桥臂逻辑单元。
技术介绍
近年来，多电平已成为风电变流器的主流发展方向。与传统的两电平拓扑相比，多电平拓扑具有输出电压波形质量高、结构简单稳定、能减小开关器件的电压应力、改善电磁兼容性等优点，在无功补偿、高压直流输电、交流驱动、有源滤波和电能调节储能系统等中高压系统中具有广泛的应用前景。但是，由于多电平拓扑在单桥臂上有多个独立的功率器件(如IGBT)，这种多自由度的系统容易因为干扰或逻辑错误导致系统不能正常工作，出现故障甚至造成损毁功率器件的后果。所以，多电平桥臂对其接收到的驱动信号有严格要求。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于，提供一种用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法及桥臂逻辑单元，能够使得输出驱动信号符合多电平桥臂的开关规则要求，从而有效地消除干扰及器件差异对输出驱动信号的影响，保证多电平桥臂正常工作。为实现上述专利技术目的，本专利技术的实施例提供了一种用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法，所述二极管钳位型多电平桥臂的一个桥臂包括2(N-1)个IGBT和与其一一对应的2(N-1)个底层驱动器，其中，N为正整数，并且在系统控制器与底层驱动器之间设置有桥臂逻辑单元，所述桥臂逻辑单元具有用于接收来自所述系统控制器的输入驱动信号的信号输入端和向所述2(N-1)个底层驱动器发出输出驱动信号的驱动信号输出端，所述驱动信号输出端均具有对上一周期的输出驱动信号锁存功能，所述输入驱动信号和所述输出驱动信号均为2(N-1)位并行电平信号，所述电平信号至少包括用于驱动IGBT开通的开通电平信号和用于驱动IGBT关断的关断电平信号，所述桥臂逻辑单元至少具有稳定处理状态、死区处理状态和开通处理状态，所述方法包括：在所述稳定处理状态下，进行如下处理：获取当前输入驱动信号；将所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号进行比较，如果所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号不同，则判断当前输入驱动信号中的开通电平信号的数量是否多于所述上一周期的输出驱动信号中的开通电平信号的数量，如果所述当前输入驱动信号中的开通电平信号的数量多于所述上一周期的输出驱动信号中的开通电平信号的数量，则进入所述死区处理状态，在所述死区处理状态中，进行如下处理：等待预设的死区时间，进入开通处理状态，在所述开通处理状态中，进行如下处理：根据所述当前输入驱动信号，选择需要开通的IGBT，将所述上一周期的输出驱动信号中相应的位变更为开通电平信号，等待预设的第一窄带脉冲抑制时间，然后进入所述稳定处理状态。本专利技术的实施例还提供了一种用于二极管钳位型多电平桥臂的桥臂逻辑单元，所述二极管钳位型多电平桥臂的一个桥臂包括2(N-1)个IGBT和与其一一对应的2(N-1)个底层驱动器，其中，N为正整数，并且在系统控制器与底层驱动器之间设置有桥臂逻辑单元，所述桥臂逻辑单元具有用于接收来自所述系统控制器的输入驱动信号的信号输入端和向所述2(N-1)个底层驱动器发出输出驱动信号的驱动信号输出端，所述驱动信号输出端具有对上一周期的输出驱动信号锁存功能，所述输入驱动信号和所述输出驱动信号均为2(N-1)位并行电平信号，所述电平信号至少包括用于驱动IGBT开通的开通电平信号和用于驱动IGBT关断的关断电平信号，所述桥臂逻辑单元至少具有稳定处理状态、死区处理状态和开通处理状态，所述桥臂逻辑单元包括：稳定状态处理模块，用于在所述稳定处理状态下，进行如下处理：获取当前输入驱动信号；将所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号进行比较，如果所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号不同，则判断当前输入驱动信号中的开通电平信号的数量是否多于所述上一周期的输出驱动信号中的开通电平信号的数量，如果所述当前输入驱动信号中的开通电平信号的数量多于所述上一周期的输出驱动信号中的开通电平信号的数量，则进入所述死区处理状态，死区状态处理模块，用于在所述死区处理状态中，进行如下处理：等待预设的死区时间，进行开通处理状态，开通状态处理模块，用于在所述开通处理状态中，进行如下处理：根据所述当前输入驱动信号，选择需要开通的IGBT，将上一周期的输出驱动信号中相应的位变更为开通电平信号，等待预设的第一窄带脉冲抑制时间，然后进入所述稳定处理状态。本专利技术实施例提供的用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法及桥臂逻辑单元，通过分别在桥臂逻辑单元的稳定处理状态、死区处理状态或开通处理状态下，进行与所处的处理状态相对应的处理，能够在上述多种处理状态之间切换，输入端和输出端均兼容了死区处理状态的驱动信号，并且在输出端实现了窄脉冲抑制，从而能够使得输出驱动信号符合多电平桥臂的开关规则要求，并有效地消除了干扰及器件差异对输出驱动信号的影响，保证多电平桥臂正常工作。附图说明图1为本专利技术实施例的二极管钳位型多电平单桥臂的驱动电路的结构示意图；图2为本专利技术实施例一的用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例二的用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例三的用于二极管钳位型多电平桥臂的桥臂逻辑单元的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法及桥臂逻辑单元进行详细描述。图1为本专利技术实施例的二极管钳位型多电平桥臂的驱动电路的结构示意图，参照图1，例如电平数为N，则二极管钳位型N电平单桥臂包括：2(N-1)个底层驱动器(z1、z2…z(2n-2))、2(N-1)个IGBT(Q1、Q2…Q(2n-2))，以及2(N-2)个二极管单元(D1、D2…D2(n-2))和N-1个电容单元(C1、C2…C(n-1))。两直流母线间串联(n-1)个电容单元，每两个IGBT之间都与相邻两电容单元中点连接钳位二极管，同一桥臂的所有IGBT上下对称，连接取中点为交流输出点，通过控制IGBT的导通与关断使交流输出点输出N电平。N电平桥臂的驱动信号由系统控制器根据系统电压电流产生，通过桥臂逻辑单元处理后向2(N-1)个底层驱动器发出输出驱动信号，再由底层驱动器向与其一一对应的IGBT输出驱动信号，使桥臂交流输出点电位分别等于多电平拓扑中的各个电位。输出驱动信号按第一个IGBT，第二个IGBT，第三个IGBT，一直到第2(N-1)个IGBT的顺序描述，用1表示输出驱动信号为高电平，用0表示输出驱动信号为低电平(一般而言，高电平作为开通电平信号，低电平作为关断电平信号)。由于IGBT在接收到关断驱动信号到实际关断过程中会有一定时间的延迟，所以在各种输出驱动信号之间相互切换时，需要中间状态的输出驱动信号，该中间状态一般被称为死区状态。根据电平数量的不同，中间状态的输出驱动信号就不同。实际应用中，有些系统控制器不发出进入死区状态的输出驱动信号。此外，起始工作状态或终止工作状态，其对应的输出驱动信号各个位均为0。桥臂逻辑单元还会从底层驱动器接收故障信号，或是从系统控制器接收停止信号，此时需进入停止过程，其对应的输出驱动信号各个位均为0。除以上工作状况外，其它的驱动信号形式均为错误信号，若底层驱动器按错误信号执行，将会导致IGBT过压击本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法，其特征在于，所述二极管钳位型多电平桥臂的一个桥臂包括2(N‑1)个IGBT和与其一一对应的2(N‑1)个底层驱动器，其中，N为正整数，并且在系统控制器与底层驱动器之间设置有桥臂逻辑单元，所述桥臂逻辑单元具有用于接收来自所述系统控制器的输入驱动信号的信号输入端和向所述2(N‑1)个底层驱动器发出输出驱动信号的驱动信号输出端，所述驱动信号输出端具有对上一周期的输出驱动信号锁存功能，所述输入驱动信号和所述输出驱动信号均为2(N‑1)位并行电平信号，所述电平信号至少包括用于驱动IGBT开通的开通电平信号和用于驱动IGBT关断的关断电平信号，所述桥臂逻辑单元至少具有稳定处理状态、死区处理状态和开通处理状态，所述方法包括：在所述稳定处理状态下，进行如下处理：获取当前输入驱动信号；将所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号进行比较，如果所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号不同，则判断当前输入驱动信号中的开通电平信号的数量是否多于所述上一周期的输出驱动信号中的开通电平信号的数量，如果所述当前输入驱动信号中的开通电平信号的数量多于所述上一周期的输出驱动信号中的开通电平信号的数量，则进入所述死区处理状态，在所述死区处理状态中，进行如下处理：等待预设的死区时间，进入开通处理状态，在所述开通处理状态中，进行如下处理：根据所述当前输入驱动信号，选择需要开通的IGBT，将所述上一周期的输出驱动信号中相应的位变更为开通电平信号，等待预设的第一窄带脉冲抑制时间，然后进入所述稳定处理状态。...

【技术特征摘要】
1.一种用于二极管钳位型多电平桥臂的驱动方法，其特征在于，所述二极管钳位型多电平桥臂的一个桥臂包括2(N-1)个IGBT和与其一一对应的2(N-1)个底层驱动器，其中，N为正整数，并且在系统控制器与底层驱动器之间设置有桥臂逻辑单元，所述桥臂逻辑单元具有用于接收来自所述系统控制器的输入驱动信号的信号输入端和向所述2(N-1)个底层驱动器发出输出驱动信号的驱动信号输出端，所述驱动信号输出端具有对上一周期的输出驱动信号锁存功能，所述输入驱动信号和所述输出驱动信号均为2(N-1)位并行电平信号，所述电平信号至少包括用于驱动IGBT开通的开通电平信号和用于驱动IGBT关断的关断电平信号，所述桥臂逻辑单元至少具有稳定处理状态、死区处理状态和开通处理状态，所述方法包括：在所述稳定处理状态下，进行如下处理：获取当前输入驱动信号；将所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号进行比较，如果所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号不同，则判断当前输入驱动信号中的开通电平信号的数量是否多于所述上一周期的输出驱动信号中的开通电平信号的数量，如果所述当前输入驱动信号中的开通电平信号的数量多于所述上一周期的输出驱动信号中的开通电平信号的数量，则进入所述死区处理状态，在所述死区处理状态中，进行如下处理：等待预设的死区时间，进入开通处理状态，在所述开通处理状态中，进行如下处理：根据所述当前输入驱动信号，选择需要开通的IGBT，将所述上一周期的输出驱动信号中相应的位变更为开通电平信号，等待预设的第一窄带脉冲抑制时间，然后进入所述稳定处理状态；所述桥臂逻辑单元至少还具有关断处理状态，所述方法还包括：在所述稳定处理状态下，还进行如下处理：如果所述当前输入驱动信号中的开通电平信号的数量少于或等于所述上一周期的输出驱动信号中的开通电平信号的数量，则进入所述关断处理状态，在所述关断处理状态下，进行如下处理：根据所述当前输入驱动信号，选择需要关断的IGBT，将所述上一周期的输出驱动信号中相应的位变更为关断电平信号，等待预设的第二窄带脉冲抑制时间，然后进入所述稳定处理状态。2.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，如果当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号相同，则保持在所述稳定处理状态；在所述稳定处理状态下，保持所述输出驱动信号不变，并且以预定的周期或者预定的触发条件，执行获取当前输入驱动信号，以及将所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号进行比较的处理。3.根据权利要求1或2所述的驱动方法，其特征在于，在所述稳定处理状态下，在执行将所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号进行比较的处理之前，还包括：将所述当前输入驱动信号与前次获取操作所得到的前次输入驱动信号进行比较，如果所述当前输入驱动信号与前次获取操作所得到的前次输入驱动信号不同，则进入滤波处理状态，在所述滤波处理状态下，等待预设的滤波时间，然后判断所述当前输入驱动信号是否发生变化，如果没有发生变化，则继续执行将所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号进行比较的处理，如果发生变化，则丢弃本次获取的所述当前输入驱动信号，进入稳定处理状态，继续执行获取所述当前输入驱动信号的操作。4.根据权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，所述信号输入端还用于接收来自所述系统控制器的停止信号和/或接收来自所述底层驱动器的故障信号，所述方法还包括：在接收到停止信号或故障信号的情况下，向所述2(N-1)个底层驱动器发出2(N-1)位均为关断电平信号的输出驱动信号。5.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，在所述开通处理状态中，根据所述当前输入驱动信号，选择需要开通的IGBT，将所述上一周期的输出驱动信号中相应的位变更为开通电平信号的处理包括：对所述2(N-1)个IGBT都进行如下处理，直至检测全部所述2(N-1)个IGBT：检测是否满足第一条件，所述第一条件为第(N-1)个IGBT或第N个IGBT所对应的当前输入驱动信号的位为开通电平信号并且上一周期的输出驱动信号的位为关断电平信号，如果满足，则将满足条件的IGBT对应的上一周期的输出驱动信号的位变更为开通电平信号；如果不满足所述第一条件，则继续检测是否满足第二条件，所述第二条件为第(N-2)个IGBT或第(N+1)个IGBT所对应的当前输入驱动信号的位为开通电平信号并且上一周期的输出驱动信号的位为关断电平信号，将满足条件的IGBT对应的上一周期的输出驱动信号的位变更为开通电平信号。6.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，在所述关断处理状态中，根据所述当前输入驱动信号，选择需要关断的IGBT，将上一周期的输出驱动信号中相应的位变更为关断电平信号的处理包括：对所述2(N-1)个IGBT都进行如下处理，直至检测全部所述2(N-1)个IGBT：检测是否满足第三条件，所述第三条件为第一个IGBT或第(2N-2)个IGBT所对应的当前输入驱动信号的位为关断电平信号并且上一周期的输出驱动信号的位为开通电平信号，如果满足，则将满足条件的IGBT对应的上一周期的输出驱动信号的位变更为关断电平信号；如果不满足所述第三条件，则继续检测是否满足第四条件，所述第四条件为第二个IGBT或第(2N-3)个IGBT所对应的当前输入驱动信号的位为关断电平信号并且上一周期的输出驱动信号的位为开通电平信号，将满足条件的IGBT对应的上一周期的输出驱动信号的位变更为关断电平信号。7.根据权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，在执行将所述当前输入驱动信号与所述上一周期的输出驱动信号进行比较的处理之前，所述判断所述当前输入驱动信号是否发生变化，如果没有发生变化的处理之后，还包括：判断所述当前输入信号是否为错误信号，如果所述当前输入信号为错误信号，则向所述2(N-1)个底层驱动器发出2(N-1)位均为关断电平信号的输出驱动信号，如果所述当前输入信号不为错误信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘闯，姜鑫，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11