有源中点钳位型逆变器及其过零切换方法和过零切换装置制造方法及图纸

本申请公开了ANPC型逆变器及其过零切换方法和过零切换装置，所述方法包括：在ANPC型逆变器任一桥臂输出电压指令发生过零切换时，控制本桥臂上各开关器件的开关状态按照预先设定的逻辑进行变化，以避免本桥臂上开关器件过压；其中，定义ANPC型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换前、后，本桥臂上各开关器件的开关状态组合分别为初级、末级开关状态组合，则所述预先设定的逻辑包括：从初级开关状态组合过渡到末级开关状态组合，需要经历多级开关状态组合的切换，第二级至倒数第二级开关状态组合属于预先选出的安全开关状态组合；所述安全开关状态组合是指本桥臂上各开关器件最大承受电压被钳位在安全范围值的开关状态组合。

Active point clamped type inverter and zero crossing switching method and zero crossing switching device thereof

The invention discloses a ANPC type inverter and zero crossing switching method and zero crossing switching device, the method includes: zero crossing switching in ANPC inverter bridge arm any output voltage command, control of the bridge arm each switching state according to the preset logic for change, in order to avoid the bridge arm the switch device in which the output voltage command voltage; definition ANPC inverter any bridge arm zero switching occurred before and after the bridge arm switch state combination of the switch devices are the primary and final switch state combination, the preset logic includes: from the primary switch state combination transition to combination the final switch state, need to experience the handover multistage switch state combination, grade second to grade second last switch state combination belongs to the safety switch state combination pre selected; an The full switch state combination means the maximum voltage of the switches on the bridge arm is assembled by the switching state of the clamp in the safe range value.

【技术实现步骤摘要】
有源中点钳位型逆变器及其过零切换方法和过零切换装置
本专利技术涉及电力电子
，更具体地说，涉及有源中点钳位型逆变器及其过零切换方法和过零切换装置。
技术介绍
ANPC(ActiveNeutralPointClamed，有源中点钳位)型逆变器相比传统的NPC(NeutralPointClamed，二极管中点钳位)型逆变器，使用可控的开关器件代替钳位二极管，使得系统控制自由度更大，可实现更多的控制目标。图1示出了一种ANPC型三电平逆变器单个桥臂的拓扑结构，包括开关器件T1-T6，T1、T2、T5分别为上半桥臂的外管、内管和钳位管，T4、T3、T6分别为下半桥臂的外管、内管和钳位管。为了使本桥臂输出-uDC/2、0和uDC/2(uDC为直流母线电压)三种电平，现有技术提供了一种采用两内管工作在高频状态，两外管及两钳位管工作在工频状态的调制策略。作为示例，图2给出了该调制策略下各开关器件的驱动信号波形(忽略死区)，其中表示本桥臂输出电压指令，M2_gT1-M2_gT6分别表示一个工频周期内T1-T6的驱动信号波形。该调制策略下能够保证各开关器件在本桥臂输出电压正、负半周期内的最大承受电压为uDC/2，但在发生过零切换时，本桥臂中至少有4个开关器件的开关状态需要同时改变(参见t0时刻)，理想情况是这些开关器件的开关动作能够在同一时刻完成，此时T1-T6最大承受电压仍为uDC/2。但实际上，这些开关器件的开关动作总是存在先后顺序的，这将导致个别开关器件有过压风险。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了ANPC型逆变器及其过零切换方法和过零切换装置，以避免在ANPC型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换时，本桥臂上的开关器件出现过压现象。一种有源中点钳位型逆变器过零切换方法，包括：获取有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令；判断所述输出电压指令是否发生过零切换；当所述输出电压指令发生过零切换时，控制本桥臂上各开关器件的开关状态按照预先设定的逻辑进行变化；具体的，定义有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换前、后，本桥臂上各开关器件的开关状态组合分别为初级开关状态组合和末级开关状态组合，则所述预先设定的逻辑包括：从所述初级开关状态组合过渡到所述末级开关状态组合，需要经历多级开关状态组合的切换，其中第二级至倒数第二级开关状态组合属于预先从本桥臂上各开关器件的全部开关状态组合中选出的安全开关状态组合；所述安全开关状态组合是指本桥臂上各开关器件最大承受电压被钳位在安全范围值的开关状态组合。其中，当所述有源中点钳位型逆变器过零切换方法应用于有源中点钳位型三电平逆变器时，所述安全范围值为1/2倍的直流母线电压。其中，所述安全开关状态组合，包括：本桥臂上至少有一个钳位管开通的开关状态组合，以及本桥臂上仅两个内管开通的开关状态组合。其中，所述经历多级开关状态组合的切换，包括：关断前一级开关状态组合中的一个处于开通状态的开关器件，或者开通后一级开关状态组合中的一个处于开通状态的开关器件。一种有源中点钳位型逆变器过零切换装置，包括：获取单元，用于获取有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令；判断单元，用于判断所述输出电压指令是否发生过零切换；切换控制单元，用于在所述判断单元判断得到所述输出电压指令发生过零切换时，控制本桥臂上各开关器件的开关状态按照预先设定的逻辑进行变化；具体的，定义有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换前、后，本桥臂上各开关器件的开关状态组合分别为初级开关状态组合和末级开关状态组合，则所述预先设定的逻辑包括：从所述初级开关状态组合过渡到所述末级开关状态组合，需要经历多级开关状态组合的切换，其中第二级至倒数第二级开关状态组合属于预先从本桥臂上各开关器件的全部开关状态组合中选出的安全开关状态组合；所述安全开关状态组合是指本桥臂上各开关器件最大承受电压被钳位在安全范围值的开关状态组合。其中，当所述有源中点钳位型逆变器过零切换装置应用于有源中点钳位型三电平逆变器时，所述安全范围值为1/2倍的直流母线电压。其中，所述安全开关状态组合，包括：本桥臂上至少有一个钳位管开通的开关状态组合，以及本桥臂上仅两个内管开通的开关状态组合。其中，所述经历多级开关状态组合的切换，包括：关断前一级开关状态组合中的一个处于开通状态的开关器件，或者开通后一级开关状态组合中的一个处于开通状态的开关器件。一种有源中点钳位型逆变器，包括如上述公开的任一种有源中点钳位型逆变器过零切换装置。其中，所述有源中点钳位型逆变器为有源中点钳位型三电平逆变器或有源中点钳位型五电平逆变器。从上述的技术方案可以看出，本专利技术在ANPC型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换时，要求本桥臂上各开关器件切换开关状态的先后顺序不再是随机的，而是按照预先设定的逻辑进行的，在所述预先设定的逻辑中，本桥臂上各开关器件在任一时刻下的开关状态组合都要满足本桥臂上各开关器件最大承受电压始终被钳位在安全范围值，从而避免了过零切换时本桥臂上的开关器件出现过压现象。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中的技术方案，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，下面描述中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为现有技术公开的一种ANPC型三电平逆变器单个桥臂的拓扑结构示意图；图2为现有技术公开的一种各开关器件的驱动信号波形示意图；图3为本专利技术实施例公开的一种ANPC型逆变器过零切换方法流程图；图4为本专利技术实施例公开的一种各工频开关器件的驱动信号波形示意图；图5为本专利技术实施例公开的一种ANPC型逆变器过零切换装置结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图3，本专利技术实施例公开了一种ANPC型逆变器过零切换方法，以避免在ANPC型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换时，本桥臂上的开关器件出现过压现象，包括：步骤S01：获取ANPC型逆变器任一桥臂的输出电压指令；步骤S02：判断所述输出电压指令是否发生过零切换；当所述输出电压指令发生过零切换时，进入步骤S03；反之返回步骤S01；步骤S03：控制本桥臂上各开关器件的开关状态按照预先设定的逻辑进行变化；为便于描述，定义ANPC型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换前、后，本桥臂上各开关器件的开关状态组合分别为初级开关状态组合和末级开关状态组合，则所述预先设定的逻辑包括：从所述初级开关状态组合过渡到所述末级开关状态组合，需要经历多级开关状态组合的切换，其中第二级至倒数第二级开关状态组合属于预先从本桥臂上各开关器件的全部开关状态组合中选出的安全开关状态组合；所述安全开关状态组合是指本桥臂上各开关器件最大承受电压被钳位在安全范围值的开关状态组合。由上述描述可知，本实施例在ANPC型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换时，要求本桥臂上各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源中点钳位型逆变器过零切换方法，其特征在于，包括：获取有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令；判断所述输出电压指令是否发生过零切换；当所述输出电压指令发生过零切换时，控制本桥臂上各开关器件的开关状态按照预先设定的逻辑进行变化；具体的，定义有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换前、后，本桥臂上各开关器件的开关状态组合分别为初级开关状态组合和末级开关状态组合，则所述预先设定的逻辑包括：从所述初级开关状态组合过渡到所述末级开关状态组合，需要经历多级开关状态组合的切换，其中第二级至倒数第二级开关状态组合属于预先从本桥臂上各开关器件的全部开关状态组合中选出的安全开关状态组合；所述安全开关状态组合是指本桥臂上各开关器件最大承受电压被钳位在安全范围值的开关状态组合。

【技术特征摘要】
1.一种有源中点钳位型逆变器过零切换方法，其特征在于，包括：获取有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令；判断所述输出电压指令是否发生过零切换；当所述输出电压指令发生过零切换时，控制本桥臂上各开关器件的开关状态按照预先设定的逻辑进行变化；具体的，定义有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换前、后，本桥臂上各开关器件的开关状态组合分别为初级开关状态组合和末级开关状态组合，则所述预先设定的逻辑包括：从所述初级开关状态组合过渡到所述末级开关状态组合，需要经历多级开关状态组合的切换，其中第二级至倒数第二级开关状态组合属于预先从本桥臂上各开关器件的全部开关状态组合中选出的安全开关状态组合；所述安全开关状态组合是指本桥臂上各开关器件最大承受电压被钳位在安全范围值的开关状态组合。2.根据权利要求1所述的有源中点钳位型逆变器过零切换方法，其特征在于，当所述有源中点钳位型逆变器过零切换方法应用于有源中点钳位型三电平逆变器时，所述安全范围值为1/2倍的直流母线电压。3.根据权利要求2所述的有源中点钳位型逆变器过零切换方法，其特征在于，所述安全开关状态组合，包括：本桥臂上至少有一个钳位管开通的开关状态组合，以及本桥臂上仅两个内管开通的开关状态组合。4.根据权利要求1所述的有源中点钳位型逆变器过零切换方法，其特征在于，所述经历多级开关状态组合的切换，包括：关断前一级开关状态组合中的一个处于开通状态的开关器件，或者开通后一级开关状态组合中的一个处于开通状态的开关器件。5.一种有源中点钳位型逆变器过零切换装置，其特征在于，包括：获取单元，用于获取有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令；判断单元，用于判断所述输出电压指令是...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄加才，崔雨晴，赵德勇，罗晓晖，张朝宣，徐君，顾亦磊，王新宇，
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