一种改进型三电平变流器拓扑结构及其调制方法技术

一种改进型三电平变流器拓扑结构及其调制方法，属于变流器拓扑结构及其调制方法。通过二极管桥式双端双向电力电子开关连接直流侧中点和变流器输出端，对主桥臂输出端进行钳位，实现了变流器由两电平电路到三电平电路的改进；拓扑电路包括直流侧电路、钳位电路、两电平逆变电路、输出滤波电路和网侧电路，每相桥臂只有三个IGBT开关，简化了三电平拓扑结构，减小了调制难度，降低了硬件成本。运用载波层叠正弦脉冲宽度调制策略，每相桥臂可输出Vdc/2、0、—Vdc/2三种电平状态，相对传统的两电平变流器，该拓扑变流器具有输出电压谐波小，所需滤波电感减小、效率高，有利于缩小设备体积，降低系统成本和损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变流器拓扑结构及其调制方法，具体涉及一种改进型三电平变流器拓扑结构及其调制方法。
技术介绍
相对于传统的两电平变流器，三电平变流器具有一系列优点：输出电压为多电平，谐波含量低，功率开关电压应力小，开关损耗小，效率高，容量大，被广泛应用于电机调速、光伏并网、谐波治理及无功补偿系统中。在实际应用中，较为成熟的三电平拓扑结构包括三种：二极管嵌位型、飞跨电容型和T型三电平三种结构。其中，二极管钳位型电路的每相桥臂由两个二极管钳位四个主功率管而成，存在功率管导通时间不同，散热片设计困难及直流侧分压电容电压不均衡等问题。飞跨电容型电路利用电容飞跨串联的主功率管之间实现钳位，存在系统可靠性差，电容电压不平衡及电容均压控制困难等问题。T型三电平电路利用一对双向共射级串联的IGBT连接在均压电容中点和变流器输出端之间实现钳位，存在各个功率器件所受的电压应力不同，功率器件导通损耗不同等问题。因而，对三电平变流器拓扑结构的探索和改进意义重大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种改进型三电平变流器拓扑结构及其调制方法，解决现有技术的二极管钳位型三电平变流器拓扑电路结构复杂，每相桥臂有4个功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进型三电平变流器的拓扑结构，其特征是：该拓扑结构电路包括直流侧电路、钳位电路、两电平逆变电路、输出滤波电路和网侧电路；直流侧电路、钳位电路、两电平逆变电路、输出滤波电路和网侧电路的输出端、输入端顺序连接；所述电路将直流电Vdc转换成Vdc/2、0、—Vdc/2三种电平输出。

【技术特征摘要】
1.一种改进型三电平变流器的拓扑结构，其特征是：该拓扑结构电路包括直流侧电路、钳位电路、两电平逆变电路、输出滤波电路和网侧电路；直流侧电路、钳位电路、两电平逆变电路、输出滤波电路和网侧电路的输出端、输入端顺序连接；所述电路将直流电Vdc转换成Vdc/2、0、—Vdc/2三种电平输出。2.根据权利要求1所述的改进型三电平变流器的拓扑结构，其特征是：所述的直流侧电路包括直流电源Vdc、上滤波电容C1和下滤波电容C2，两个滤波电容完全相同串联连接，实现对直流电源Vdc的滤波和均压；二个电容连接点是直流桥臂中点O为参考电位，P点电位uPO为Vdc/2，N点电位uNO为—Vdc/2。3.根据权利要求1所述的改进型三电平变流器的拓扑结构，其特征是：所述的钳位电路由功率开关管Sx3和四个二极管组成的桥式电路并联连接而成，构成二极管桥式双端双向电力电子开关，实现电流的双向流通，对输出端的钳位功能；电子开关的两个输出端分别连接两电平逆变电路的主桥臂输出端和直流侧中点，通过控制电子开关的功率开关管Sx3的通断，实施对输出端的钳位，实现变流器输出电压呈现Vdc/2、0、—Vdc/2三种电平状态，所述的功率器件Sx3为Sa3、Sb3、Sc3。4.根据权利要求1所述的改进型三电平变流器的拓扑结构，其特征是：所述的两电平逆变电路，该电路由功率器件Sa1、Sa2、Sb1、Sb2、Sc1、Sc2及其反并联的续流二极管组...

【专利技术属性】
技术研发人员：周娟，毛海港，魏琛，王超，徐青源，任国影，赵晨，王耀萱，孙宁，化毅恒，樊晨，林鹏飞，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32