一种电容自平衡的准三电平逆变器及其简化调制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种电容自平衡的准三电平逆变器拓扑结构及其调制策略。首先提出一种新型的准三电平逆变器拓扑结构，该拓扑结构可分为两级，第一级电路由二极管与功率开关管组成的开关电容电路，该拓扑具有升压功能且为第二级电路提供三电平电压；第二级电路为功率开关管组成的三相桥式电路，将第一级输出三电平电压转换为三相交流电压。同时，针对该电路拓扑的特点，提出相应的调制策略，以简化拓扑结构的调制策略。此发明专利技术相较于传统三电平逆变器拓扑结构不仅更少的开关器件，且能自动平衡电容，直流电压利用率高，而且具有更简单的调制策略。策略。

【技术实现步骤摘要】
一种电容自平衡的准三电平逆变器及其简化调制策略


[0001]本专利技术涉及电力电子逆变器变换领域，特别涉及一种利用函数关系简化大扇区中的小区域划分的空间矢量调制策略，提供一种基于开关电容的电压自平衡准三电平逆变器。

技术介绍

[0002]在推进碳达峰和碳中和的战略背景下，对逆变器的成本、电能的利用率和输出波形质量提出了更高的要求，基于开关电容的准三电平逆变器相较于传统三电平电压源逆变器，省去大量开关器件，舍弃了大电感和大滤波电容，提高了功率密度，节省了成本，有助于节能减排；针对该电路拓扑的特点，提出相应的调制策略，解决大扇区中的小区域划分多，计算量大的问题。本专利提出一种基于开关电容的电容自平衡准三电平逆变器及其简化策略。

技术实现思路

[0003]本专利为了实现上述目的，提出了电容自平衡的准三电平逆变器拓扑结构及其简化调制策略。首先提出一种新型的准三电平逆变器拓扑结构，该拓扑结构可分为两级，第一级电路由二极管与功率开关管组成的开关电容电路，该拓扑具有升压功能且为第二级电路提供三电平电压；第二级电路为功率开关管组成的三相桥式电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种电容自平衡的准三电平逆变器，其特征在于，该逆变器拓扑结构可分为两级，第一级电路为两个二极管、两个电容和两个功率开关管组成的开关电容电路，该电路具有升压功能且为第二级电路提供三电平电压，将其定义为升压级；第二级电路为六个功率开关管组成的三相桥式电路，将第一级输出三电平电压转换为三相交流电压，将其定义为逆变级。2.根据权利要求1中所述的准三电平逆变器拓扑结构，其特征在于，升压级能给逆变级每一相桥臂提供0、
‑
V
dc
和
‑
2V
dc
三种电平，分别用0、
‑
1、
‑
2表示，因此逆变器拓扑结构有15种开关状态：(0，0，0)、(0，0，
‑
1)、(0，0，
‑
2)、(0，
‑
1，0)、(0，
‑
2，0)、(0，
‑
1，
‑
1)、(0，
‑
2，
‑
2)、(
‑
1，0，0)、(
‑
2，0，0)、(
‑
1，0，
‑
1)、(
‑
2，0，
‑
2)、(
‑
1，
‑
1，0)、(
‑
2，
‑
2，0)、(
‑
1，
‑
1，
‑
1)、(
‑
2，
‑
2，
‑
2)，每种开关状态对应一种基础矢量。3.根据权利要求2中所述的基础矢量构成空间矢量六边形，将空间矢量六边形分为六个大扇区，将每个大扇区划分成两个小区域，任意参考矢量都能由其所在小区域的基础矢量合成，基础矢量的大小不能改变，可根据伏秒平衡原理调整基础矢量的作用时间来合成参考矢量，各基础矢量的形成具体如下：以第一大扇区为例：当开关状态为(
‑
1，
‑
1，0)时，开关管S1、S3、S5、S8保持导通，开关管S2、S4、S6、S7保持关断，此时电容C1和C2都与电源并联，电源电流通过二极管D1给电容C2充电，通过二极管D2给电容C1充电，此时升压级的输出电平为
‑
V
dc
，并作为逆变级的输入，经过三相逆变桥臂的作用，逆变级的A、B、C三相的输出电压依次为：U
an
＝
‑
1/3V
dc
、U
bn
＝
‑
1/3V
dc
、U
cn
＝2/3V
dc
。当开关状态为(
‑
2，
‑
2，0)时，开关管S2、S3、S5、S8保持导通，开关管S1、S4、S6、S7保持关断，开关管S1的关断导致电源V
dc
断开，由于二极管D1和D2两端没有正向导通压降，所以都处于截止状态，开关管S2导通为电容放电提供续流通路，此时电容C1和C2保持串联，且处于放电状态，升压级的输出电平为
‑
2V
dc
，并作为逆变级的输入，经过三相逆变桥臂的作用，逆变级的A、B、C三相的输出电压依次为：U
an
＝
‑
2/3V
dc
、U
bn
＝
‑
2/3V
dc
、U
cn
＝4/3V
dc
。当开关状态(
‑
1，0，0)时，开关管S1、S3、S6、S8保持导通，开关管S2、S4、S5、S7保持关断，此时电容C1和C2都与电源并联，电源电流通过二极管D1给电容C2充电，通过二极管D2给电容C1充电，此时升压级的输出电压为
‑
V
dc
，并作为逆变级的输入，经过三相逆变桥臂的作用，逆变级的A、B和C三相的输出电压分别为：U
an
＝
‑
2/3V
dc
、U
bn
＝1/3V
dc
、U
cn
＝1/3V
dc
。当开关状态为(
‑
2，0，0)时，开关管S2、S3、S6、S8保持导通，开关管S1、S4、S5、S7保持关断，开关管S1的关断导致电源V
dc
断开，由于二极管D1和D1两端没有正向导通压降，所以都处于截止状态，开关管S2导通为电容放电提供续流通路，此时电容C1和C2保持串联，且处于放电状态，升压级的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡毕华，唐兆宏，陈智勇，谭平安，盘宏斌，邓文浪，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：