一种低成本高增益三电平逆变器及其空间矢量调制方法技术

本发明专利技术提出了一种低成本高增益三电平逆变器及其空间矢量调制方法。本发明专利技术提供的逆变器电路拓扑包括：直流输入侧电容、升压网络及低成本三电平逆变器，能以单级功率变换方式实现升压和降压运行，同时能显著减少功率开关管和无源器件的数量。本发明专利技术提供的的新型空间矢量调制方法包括：扇区判断、基本电压矢量选取及占空比计算、中点平衡主动控制、直通状态注入及占空比更新、开关序列设计等步骤。本方法通过在小矢量中注入直通状态，实现升压功能，且不影响正常交流输出电压，中点平衡主动控制策略能有效抑制非理想因素引发的中点电压偏移，进而保障系统运行可靠性。进而保障系统运行可靠性。进而保障系统运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高增益三电平逆变器及其空间矢量调制方法


[0001]本专利技术属于电力电子与电力传动
，尤其涉及一种低成本高增 益三电平逆变器及其空间矢量调制方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构 成在先技术。
[0003]三电平逆变器具有功率开关管电压应力低、输出波形质量好、滤波器 体积小等明显优势，在新能源发电、储能系统、电能质量控制等领域获得 了广泛应用。二极管箝位型三电平逆变器和T型三电平逆变器是最为常用 的两种三电平逆变器拓扑。然而，传统三电平逆变器电路拓扑含有数量较 多的功率开关管，增加了系统成本和控制复杂度。
[0004]为进一步减少功率开关管数量、降低系统体积和成本，新西兰奥克兰 理工大学(Auckland University of Technology)学者Tung Ngo等提出了简 化型中点箝位(Simplified Neutral
‑
Point Clamped,SNPC)三电平逆变器拓扑， 其由十个功率开关管构成，无需采用二极管，功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本高增益三电平逆变器，其特征是，包括：直流输入侧电容、升压网络和低成本三电平逆变器部分；所述直流输入侧电容包括两个串联的电容，两个串联的电容的连接点作为直流输入电源的中性点，所述三电平逆变单元的中性点与直流输入电源的中性点相连接；所述升压网络其输入端连接直流电源，输出端连接低成本三电平逆变器。2.如权利要求1所述的一种低成本高增益三电平逆变器，其特征是，所述低成本三电平逆变器包括10个功率开关管S1，S2，
…
，S
10
，功率开关管S1、S2、S3、S4通过串联构成公共开关单元，S5、S6通过串联构成第一组独立开关单元，S7、S8通过串联构成第二组独立开关单元，S9、S
10
通过串联构成第三组独立开关单元，所述公共开关单元连接至所述升压网络的输出端；优选的，采用脉宽调制方式控制所述三电平逆变器中各功率开关管的开通及关断。3.一种低成本高增益三电平逆变器的空间矢量调制方法，其特征是，包括：判断参考电压矢量所在的扇区及区域；基于所在扇区，采用与该扇区对应的大矢量、小矢量合成参考电压矢量，获得伏秒平衡方程；基于该伏秒平衡方程，计算得到大矢量、小矢量的占空比；利用中点电压分配因子对小矢量的占空比作进一步分配，以实现中点平衡主动控制；在小矢量中注入直通状态实现升压，并更新占空比；基于所在扇区分别设计开关序列，并生成功率开关管的驱动信号。4.如权利要求3所述的一种低成本高增益三电平逆变器的空间矢量调制方法，其特征是，当参考电压矢量位于扇区1内，利用分配因子，分配两组小矢量的占空比。5.如权利要求3所述的一种低成本高增益三电平逆变器的空间矢量调制方法，其特征是，采用比例控制器闭环调节电容电压偏差，得到中点电压分配因子η，利用调制度m和直通占空比d
F
对中点电压分配因子作限幅处理。6.如权利要求3所述的一种低成本高增益三电平逆变器的空间矢量调制方法，其特征是，针对不同区域分别注入直通状态、更新占空比；优选的，在每一扇区的区域A中，对两对小矢量的占空比分别更新，在每一扇区的区域B中，对两对小矢量的占空比分别更新。7.如权利要求4所述的一种低成本高增益三电平逆变器的空间矢量调制方法，其特征是，当参考电压矢量位于扇区1之外的其它扇区时，将参考电压矢量的相角通过映射关系转换至扇区1；利用扇区1内的占空比计算公式，计算相应基本电压矢量的占空比，然后选取参考电压矢量所在扇区内的基本电压矢量，设计开关序列，并生成功率开关管的驱动信号；优选的，当参考电压矢量位于扇区1中的区域A时，开关序列为[PNN]
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[PLL]
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[POO]
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[PPO]
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[PPN]
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[OON]
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[ONN]
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[UNN]
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[PNN]；或当参考电压矢量位于扇区1中的区域B时，开关序列为[PNN]
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[POO]
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[PPO]
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[PPL]
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[PPN]
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[UUN]
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[OON]
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[ONN]
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[PNN]；或当参考电压矢量位于扇区2中的区域A时，开关序列为[PPN]
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[PPL]
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[PPO]
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[OPO]
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[NPN]
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[NON]
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[OON]
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[UUN]
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[PPN]；或当参考电压矢量位于扇区2中的区域B时，开关序列为[PPN]
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[PPO]
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[OPO]
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[LPL]
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[NPN]
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[NUN]
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[NON]
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[OON]
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[PPN]；或
当参考电压矢量位于扇区3中的区域A时，开关序列为[NPN]
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[LPL]
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦昌伟，邢相洋，姜英，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：