ANPC型三电平逆变器及其调制方法技术

本申请公开了ANPC型三电平逆变器及其调制方法，以避免出现开关管过压损坏。该调制方法包括：在正半周，保持T2常通，T3和T4常断，0电平切1/2Vbus电平过程中，T5关断，T1在T5关断后导通，T6在T5关断前导通；1/2Vbus电平切0电平过程中，T1关断，T5在T1关断后导通，T6在T5导通后关断；在负半周，保持T3常通，T1和T2常断，0电平切‑1/2Vbus电平过程中，T6关断，T4在T6关断后导通，T5在T6关断前导通；‑1/2Vbus电平切0电平过程中，T4关断，T6在T4关断后导通，T5在T6导通后关断。

【技术实现步骤摘要】
ANPC型三电平逆变器及其调制方法
本专利技术涉及电力电子
，更具体地说，涉及ANPC型三电平逆变器及其调制方法。
技术介绍
ANPC(ActiveNeutral-point-clamped，有源中点钳位)型三电平逆变器的主电路拓扑如图1所示，包含6个开关管T1～T6和6个二极管D1～D6，其中：每个开关管都反并联一个二极管，T1的第一端接母线正极，T4的第二端接母线负极，T1的第二端接T2、T5的第一端，T4的第一端接T3、T6的第二端，T5的第二端、T6的第一端均接入母线中点，T2的第二端、T3的第一端连接在一起形成桥臂端O。理论上，该ANPC型三电平逆变器可以采用如下调制方法，具体为：在正半周(即1/2Vbus≥桥臂电压指令Uo＞0，Vbus为直流母线电压)，保持T2常通，T3和T4常断，T1和T5互补导通，T1和T6同开同关；在负半周(即-1/2Vbus≤Uo＜0)，保持T3常通，T1和T2常断，T4和T6互补导通，T4和T5同开同关。该调制方法下的开关管驱动波形和输出电压波形图如图2所示，图2中的Ti_o表示Ti的驱动波形，i＝1,2,3,…,6。但实际上，由于开关管驱动电路以及半导体器件本身差异性原因，各开关管无法严格按照图2中规定的时刻完成开/关切换，此时就难免出现开关管过压损坏的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了ANPC型三电平逆变器及其调制方法，以避免出现开关管过压损坏。一种ANPC型三电平逆变器的调制方法，所述ANPC型三电平逆变器包含6个开关管T1～T6和6个二极管，其中：每个开关管都反并联一个二极管，T1的第一端接母线正极，T4的第二端接母线负极，T1的第二端接T2、T5的第一端，T4的第一端接T3、T6的第二端，T5的第二端、T6的第一端均接入母线中点，T2的第二端、T3的第一端连接在一起形成桥臂端；所述调制方法包括：在正半周，保持T2常通，T3和T4常断，T1、T5和T6只在电平切换过程中进行开/关切换，具体的：0电平切1/2Vbus电平过程中，T5关断，T1在T5关断后导通，T6在T5关断前导通，其中Vbus表示直流母线电压；1/2Vbus电平切0电平过程中，T1关断，T5在T1关断后导通，T6在T5导通后关断；在负半周，保持T3常通，T1和T2常断，T4、T5和T6只在电平切换过程中进行开/关切换，具体的：0电平切-1/2Vbus电平过程中，T6关断，T4在T6关断后导通，T5在T6关断前导通；-1/2Vbus电平切0电平过程中，T4关断，T6在T4关断后导通，T5在T6导通后关断。可选的，所述T5关断，T1在T5关断后导通，T6在T5关断前导通，具体为：T5延迟deadtime11时间关断，T1延迟deadtime11+deadtime1时间开通，T6准时开通；所述T1关断，T5在T1关断后导通，T6在T5导通后关断，具体为：T1准时关断，T5延迟deadtime2时间开通，T6延迟deadtime22+deadtime2时间关断；所述T6关断，T4在T6关断后导通，T5在T6关断前导通，具体为：T4延迟deadtime33+deadtime3时间开通，T6延迟deadtime33时间关断，T5准时开通；所述T4关断，T6在T4关断后导通，T5在T6导通后关断，具体为：T4准时关断，T6延迟deadtime4时间开通，T5延迟deadtime44+deadtime4时间关断；其中，deadtime1、Deadtime2、Deadtime3、Deadtime4、deadtime11、deadtime22、deadtime33、deadtime44的时长设置以能够达到权利要求1中要求的各开关管的开/关切换顺序为准。可选的，所述T5关断，T1在T5关断后导通，T6在T5关断前导通，具体为：T1延迟deadtime1时间开通，T5准时关断，T6提前deadtime11时间开通；所述T1关断，T5在T1关断后导通，T6在T5导通后关断，具体为：T1准时关断，T5延迟deadtime2时间开通，T6延迟deadtime2+deadtime22时间关断；所述T6关断，T4在T6关断后导通，T5在T6关断前导通，具体为：T4延迟deadtime3时间开通，T6准时关断，T5提前deadtime33时间开通；所述T4关断，T6在T4关断后导通，T5在T6导通后关断，具体为：T4准时关断，T6延迟deadtime4时间开通，T5延迟deadtime4+deadtime44时间关断；其中，deadtime1、Deadtime2、Deadtime3、Deadtime4、deadtime11、deadtime22、deadtime33、deadtime44的时长设置以能够达到权利要求1中要求的各开关管的开/关切换顺序为准。可选的，所述调制方法还包括：桥臂电压指令由正半周向负半周过零点切换时依次经过t5、t6、t7、t8四个时刻，其中：在t5时刻关断T1，保持T2、T5开关状态至t7时刻，保持T3、T6开关状态至t6时刻，在t6时刻开通T3、T6，在t7时刻关断T2、T5，t8时刻以后采用在负半周的调制方式；桥臂电压指令由负半周向正半周切换时依次经过t5’、t6’、t7’、t8’四个时刻，其中：在t5’时刻关断T4，保持T3、T6开关状态至t7’时刻，保持T2、T5开关状态至t6’时刻，在t6’时刻开通T2、T5，在t7’时刻关断T3、T6，t8’时刻以后采用在正半周的调制方式。可选的，所述调制方法为所述ANPC型三电平逆变器工作在有源状态或无源状态下的调制方法。一种ANPC型三电平逆变器，包括主电路和控制单元；所述ANPC型三电平逆变器包含6个开关管T1～T6和6个二极管，其中：每个开关管都反并联一个二极管，T1的第一端接母线正极，T4的第二端接母线负极，T1的第二端接T2、T5的第一端，T4的第一端接T3、T6的第二端，T5的第二端、T6的第一端均接入母线中点，T2的第二端、T3的第一端连接在一起形成桥臂端；所述控制单元用于按照预设规则对所述ANPC型三电平逆变器的输出电压进行调制，所述预设规则包括：在正半周，保持T2常通，T3和T4常断，T1、T5和T6只在电平切换过程中进行开/关切换，具体的：0电平切1/2Vbus电平过程中，T5关断，T1在T5关断后导通，T6在T5关断前导通，其中Vbus表示直流母线电压；1/2Vbus电平切0电平过程中，T1关断，T5在T1关断后导通，T6在T5导通后关断；在负半周，保持T3常通，T1和T2常断，T4、T5和T6只在电平切换过程中进行开/关切换，具体的：0电平切-1/2Vbus电平过程中，T6关断，T4在T6关断后导通，T5在T6关断前导通；-1/2Vbus电平切0电平过程中，T4关断，T6在T4关断后导通，T5在T6导通后关断。可选的，所述T5关断，T1在T5关断后导通，T6在T5关断前导通，具体为：T5延迟deadtime11时间关断，T1延迟deadtime11+deadtime1时间开通，T6准时开通；所述T1关断，T5在T1关断后导通，T6在T5导通后关断，具体为：T1准时关断，T5延迟deadtime2时间开通，T6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ANPC型三电平逆变器的调制方法，所述ANPC型三电平逆变器包含6个开关管T1～T6和6个二极管，其中：每个开关管都反并联一个二极管，T1的第一端接母线正极，T4的第二端接母线负极，T1的第二端接T2、T5的第一端，T4的第一端接T3、T6的第二端，T5的第二端、T6的第一端均接入母线中点，T2的第二端、T3的第一端连接在一起形成桥臂端；其特征在于，所述调制方法包括：在正半周，保持T2常通，T3和T4常断，T1、T5和T6只在电平切换过程中进行开/关切换，具体的：0电平切1/2Vbus电平过程中，T5关断，T1在T5关断后导通，T6在T5关断前导通，其中Vbus表示直流母线电压；1/2Vbus电平切0电平过程中，T1关断，T5在T1关断后导通，T6在T5导通后关断；在负半周，保持T3常通，T1和T2常断，T4、T5和T6只在电平切换过程中进行开/关切换，具体的：0电平切‑1/2Vbus电平过程中，T6关断，T4在T6关断后导通，T5在T6关断前导通；‑1/2Vbus电平切0电平过程中，T4关断，T6在T4关断后导通，T5在T6导通后关断。

【技术特征摘要】
1.一种ANPC型三电平逆变器的调制方法，所述ANPC型三电平逆变器包含6个开关管T1～T6和6个二极管，其中：每个开关管都反并联一个二极管，T1的第一端接母线正极，T4的第二端接母线负极，T1的第二端接T2、T5的第一端，T4的第一端接T3、T6的第二端，T5的第二端、T6的第一端均接入母线中点，T2的第二端、T3的第一端连接在一起形成桥臂端；其特征在于，所述调制方法包括：在正半周，保持T2常通，T3和T4常断，T1、T5和T6只在电平切换过程中进行开/关切换，具体的：0电平切1/2Vbus电平过程中，T5关断，T1在T5关断后导通，T6在T5关断前导通，其中Vbus表示直流母线电压；1/2Vbus电平切0电平过程中，T1关断，T5在T1关断后导通，T6在T5导通后关断；在负半周，保持T3常通，T1和T2常断，T4、T5和T6只在电平切换过程中进行开/关切换，具体的：0电平切-1/2Vbus电平过程中，T6关断，T4在T6关断后导通，T5在T6关断前导通；-1/2Vbus电平切0电平过程中，T4关断，T6在T4关断后导通，T5在T6导通后关断。2.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述T5关断，T1在T5关断后导通，T6在T5关断前导通，具体为：T5延迟deadtime11时间关断，T1延迟deadtime11+deadtime1时间开通，T6准时开通；所述T1关断，T5在T1关断后导通，T6在T5导通后关断，具体为：T1准时关断，T5延迟deadtime2时间开通，T6延迟deadtime22+deadtime2时间关断；所述T6关断，T4在T6关断后导通，T5在T6关断前导通，具体为：T4延迟deadtime33+deadtime3时间开通，T6延迟deadtime33时间关断，T5准时开通；所述T4关断，T6在T4关断后导通，T5在T6导通后关断，具体为：T4准时关断，T6延迟deadtime4时间开通，T5延迟deadtime44+deadtime4时间关断；其中，deadtime1、Deadtime2、Deadtime3、Deadtime4、deadtime11、deadtime22、deadtime33、deadtime44的时长设置以能够达到权利要求1中要求的各开关管的开/关切换顺序为准。3.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述T5关断，T1在T5关断后导通，T6在T5关断前导通，具体为：T1延迟deadtime1时间开通，T5准时关断，T6提前deadtime11时间开通；所述T1关断，T5在T1关断后导通，T6在T5导通后关断，具体为：T1准时关断，T5延迟deadtime2时间开通，T6延迟deadtime2+deadtime22时间关断；所述T6关断，T4在T6关断后导通，T5在T6关断前导通，具体为：T4延迟deadtime3时间开通，T6准时关断，T5提前deadtime33时间开通；所述T4关断，T6在T4关断后导通，T5在T6导通后关断，具体为：T4准时关断，T6延迟deadtime4时间开通，T5延迟deadtime4+deadtime44时间关断；其中，deadtime1、Deadtime2、Deadtime3、Deadtime4、deadtime11、deadtime22、deadtime33、deadtime44的时长设置以能够达到权利要求1中要求的各开关管的开/关切换顺序为准。4.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，还包括：桥臂电压指令由正半周向负半周过零点切换时依次经过t5、t6、t7、t8四个时刻，其中：在t5时刻关断T1，保持T2、T5开关状态至t7时刻，保持T3、T6开关状态至t6时刻，在t6时刻开通T3、T6，在t7时刻关断T2、T5，t8时刻以后采用在负半周的调制方式；桥臂电压指令由负半周向正半周切换时依次经过t5’、t6’、t7’、t8’四个时刻，其中：在t5’时刻关断T4，保持T3、T6开关状态至t7’时刻，保持T2、T5开关状态至t6’时刻，在t6’时刻开通T2、T5，在t7’时刻关断T3、T6，t8’时刻以后采用在正半周的调制方式。5.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述调制方法为所述ANPC型三电平逆变器工作在有源状态或无源状态下的调制方法。6.一种ANPC型三电平逆变器，包括主电路和控制单元；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：文鹏，王鹏，陈鹏，耿后来，曹金虎，张兵，别伟，程林，
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