ANPC型三电平变换器及其双调制波载波调制方法技术

本发明专利技术提供一种ANPC型三电平变换器及其双调制波载波调制方法，确定三相调制波中的最大值和最小值，计算各相调制波与最小值之差的一半、作为第一调制波，计算各相调制波与最大值之差的一半、作为第二调制波；然后计算得到各相的第一PWM信号和第二PWM信号；输出第一PWM信号控制对应桥臂中的第一开关管和第六开关管；输出第一PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第四开关管和第五开关管；输出第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关管；输出第二PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第三开关管；以能够实现全功率因数范围内抑制低频波动的双调制波载波调制方法实现对于ANPC型三电平变换器的调制。

ANPC type three level converter and its dual modulation wave carrier modulation method

The invention provides a ANPC three level converter and double modulation wave carrier modulation method, determine the three-phase modulation wave to the maximum and minimum value, calculation, half of each phase modulation wave and the minimum difference as the first half, the calculation of modulation wave phase modulation wave and the maximum value of the difference is second modulation wave; and then calculated each phase of the first PWM signal and second PWM signal; PWM signal to control the output of the first switch and the sixth switch corresponding to the first leg of the first PWM signal output tube; complementary signals control fourth switch and fifth switch corresponding to the bridge arm tube; second PWM output signal control switch second corresponding bridge in the arm tube; the third switch control signal corresponding to the bridge arm tube second PWM complementary output signal; to be able to achieve the double modulation wave carrier modulation full power factor range suppression of low frequency fluctuation Modulation of ANPC type three level converter realized by the method.

【技术实现步骤摘要】
ANPC型三电平变换器及其双调制波载波调制方法
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种ANPC型三电平变换器及其双调制波载波调制方法。
技术介绍
ANPC(ActiveNeutralPointClamped，有源中点箝位)型三电平变换器拓扑是目前应用较为广泛的三电平拓扑之一，如图1所示，其拓扑推衍自二极管箝位型三电平变换器拓扑；并且，类似于二极管箝位性三电平变换器拓扑，ANPC型三电平变换器拓扑同样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，或进一步增加针对直流母线中点电压低频波动的闭环控制。但是此类基于载波调制的方法受限于系统功率因数和调制度，只能在一定范围内起到一定的抑制作用，无法实现全功率因数范围内抑制低频波动。
技术实现思路
本专利技术提供一种ANPC型三电平变换器及其双调制波载波调制方法，以解决现有技术中无法实现全功率因数范围内抑制低频波动的问题。为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：一种ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法，应用于ANPC型三电平变换器中的控制器，所述ANPC型三电平变换器包括三个桥臂，每个桥臂包括：由第一开关管、第二开关管和第五开关管相连组成的上桥臂，以及由第三开关管、第四开关管和第六开关管相连组成的下桥臂，第五开关管和第六开关管的连接点与直流母线中点相连，第二开关管和第三开关管的连接点为对应相交流输出端；所述ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法包括：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；根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二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管和第六开关管；输出各相的第一PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第四开关管和第五开关管；输出各相的第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关管；输出各相的第二PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第三开关管。优选的，所述根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二PWM信号，包括：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。优选的，所述根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二PWM信号，包括：判断各相的第一调制波是否为零；第一调制波为零的相，令第一PWM信号为0，将第二调制波与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；第一调制波不为零的相，判断第二调制波是否为零；第一调制波不为零、第二调制波为零的相，令第一PWM信号为1，将第一调制波与上载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；第一调制波和第二调制波均不为零的相，将第一调制波与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号；将第二调制波与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号。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。优选的，在所述根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二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ANPC型三电平变换器，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：由第一开关管、第二开关管和第五开关管相连组成的上桥臂，以及由第三开关管、第四开关管和第六开关管相连组成的下桥臂，第五开关管和第六开关管的连接点与直流母线中点相连，第二开关管和第三开关管的连接点为对应相交流输出端；所述控制器包括：确定单元，用于确定三相调制波中的最大值和最小值；第一计算单元，用于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；第二计算单元，用于根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二PWM信号；输出单元，用于输出各相的第一PWM信号控制对应桥臂中的第一开关管和第六开关管；输出各相的第一PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第四开关管和第五开关管；输出各相的第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关管；输出各相的第二PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第三开关管。优选的，所述第二计算单元用于根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二PWM信号时，具体用于：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。优选的，所述第二计算单元用于根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二PWM信号时，具体用于：判断各相的第一调制波是否为零；第一调制波为零的相，令第一PWM信号为0，将第二调制波与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；第一调制波不为零的相，判断第二调制波是否为零；第一调制波不为零、第二调制波为零的相，令第一PWM信号为1，将第一调制波与上载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；第一调制波和第二调制波均不为零的相，将第一调制波与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号；将第二调制波与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号。优选的，还包括：调制波生成单元，用于在所述确定单元确定三相调制波中的最大值和最小值之前，计算得到所述三相调制波。优选的，还包括：载波生成单元，用于在所述第二单元根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二PWM信号之前，根据双载波上下层叠原理，计算得到上载波和下载波。本专利技术提供的所述ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法，在确定三相调制波中的最大值和最小值之后，计算得到各相调制波与所述最小值之差的一半、作为各相的第一调制波，并计算得到各相调制波与所述最大值之差的一半、作为各相的第二调制波；然后根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二PWM信号；最后输出各相的第一PWM信号控制对应桥臂中的第一开关管和第六开关管；输出各相的第一PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第四开关管和第五开关管；输出各相的第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关管；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法，其特征在于，应用于ANPC型三电平变换器中的控制器，所述ANPC型三电平变换器包括三个桥臂，每个桥臂包括：由第一开关管、第二开关管和第五开关管相连组成的上桥臂，以及由第三开关管、第四开关管和第六开关管相连组成的下桥臂，第五开关管和第六开关管的连接点与直流母线中点相连，第二开关管和第三开关管的连接点为对应相交流输出端；所述ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法包括：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；根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二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管和第六开关管；输出各相的第一PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第四开关管和第五开关管；输出各相的第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关管；输出各相的第二PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第三开关管。

【技术特征摘要】
1.一种ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法，其特征在于，应用于ANPC型三电平变换器中的控制器，所述ANPC型三电平变换器包括三个桥臂，每个桥臂包括：由第一开关管、第二开关管和第五开关管相连组成的上桥臂，以及由第三开关管、第四开关管和第六开关管相连组成的下桥臂，第五开关管和第六开关管的连接点与直流母线中点相连，第二开关管和第三开关管的连接点为对应相交流输出端；所述ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法包括：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；根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二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管和第六开关管；输出各相的第一PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第四开关管和第五开关管；输出各相的第二PWM信号控制对应桥臂中的第二开关管；输出各相的第二PWM信号互补信号控制对应桥臂中的第三开关管。2.根据权利要求1所述的ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法，其特征在于，所述根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二PWM信号，包括：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。3.根据权利要求1所述的ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法，其特征在于，所述根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二PWM信号，包括：判断各相的第一调制波是否为零；第一调制波为零的相，令第一PWM信号为0，将第二调制波与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；第一调制波不为零的相，判断第二调制波是否为零；第一调制波不为零、第二调制波为零的相，令第一PWM信号为1，将第一调制波与上载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号；第一调制波和第二调制波均不为零的相，将第一调制波与上载波进行比较，得到对应相的第一PWM信号；将第二调制波与下载波进行比较，得到对应相的第二PWM信号。4.根据权利要求1至3任一所述的ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法，其特征在于，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。5.根据权利要求1至3任一所述的ANPC型三电平变换器的双调制波载波调制方法，其特征在于，在所述根据各相的第一调制波、第二调制波、上载波和下载波，计算得到各相的第一PWM信号和第二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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新宇，庄加才，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