ANPC型三电平逆变器的控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种ANPC型三电平逆变器的控制方法和系统。ANPC型三电平逆变器包括三相桥臂，每一相桥臂分别包括六个开关器件，控制方法包括如下的步骤：步骤S1：获取ANPC型三电平逆变器的控制指令，控制指令包括放波指令、封波指令和/或换流指令；以及步骤S2：根据控制指令控制六个开关器件的导通和关断，其中，当控制指令为封波指令时，执行如下步骤S21～S23：步骤S21：关闭第一开关器件和第四开关器件，并同时导通第五开关器件和第六开关器件；步骤S22：关闭第二开关器件和第三开关器件；以及步骤S23：关闭第五开关器件和第六开关器件。本发明专利技术的ANPC型三电平逆变器的控制方法和系统，可以防止不同开关器件的过压失效，保护电路的安全性和稳定性。路的安全性和稳定性。路的安全性和稳定性。

Control method and system of ANPC three-level inverter

【技术实现步骤摘要】
ANPC型三电平逆变器的控制方法和系统


[0001]本专利技术主要涉及ANPC型三电平拓扑
，尤其涉及一种ANPC型三电平逆变器的控制方法和系统。

技术介绍

[0002]传统二极管中点箝位型(Neutral Point Clamped，简称NPC)三电平逆变器，降低了开关器件承受的电压应力以及输出电压电流的总谐波，被广泛应用于高压大功率和输出电能质量要求高的场合。然而，传统NPC三电平逆变器在运行过程中开关管的损耗不平衡，尤其内管的损耗较大，缩短了器件的使用寿命，也在很大程度上限制了变流器容量的进一步提升。有源中点箝位型(Active NPC，ANPC)拓扑使用全控性器件替代箝位二极管，再结合优化的驱动调制方式，能有效地解决运行过程中器件损耗不平衡。在这样的结构中，不同开关管的驱动时序尤为重要。如何通过对于各个开关管的驱动保护逻辑进行配置从而提升电路的安全性是领域内亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种ANPC型三电平逆变器的控制方法和系统，可以防止不同开关器件的过压失效，保护电路的安全性和稳定性。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种ANPC型三电平逆变器的控制方法，所述ANPC型三电平逆变器包括三相桥臂，每一相桥臂分别包括六个开关器件，分别为第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件以及第六开关器件，且所述第一开关器件的第一端与母线正极相连、所述第一开关器件的第二端与所述第二开关器件的第一端和所述第五开关器件的第一端相连，所述第四开关器件的第二端与母线负极相连、所述第四开关器件的第一端与所述第三开关器件的第二端和所述第六开关器件的第二端相连，所述第五开关器件的第二端和所述第六开关器件的第一端与母线中点相连，所述第二开关器件的第二端和所述第三开关器件的第一端与桥臂输出端相连，其特征在于，包括如下的步骤：
[0005]步骤S1：获取所述ANPC型三电平逆变器的控制指令，所述控制指令包括放波指令、封波指令和/或换流指令；以及
[0006]步骤S2：根据所述控制指令控制所述六个开关器件的导通和关断，
[0007]其中，当所述控制指令为封波指令时，执行如下步骤S21～S23：
[0008]步骤S21：关闭所述第一开关器件和所述第四开关器件，并同时导通所述第五开关器件和所述第六开关器件；
[0009]步骤S22：关闭所述第二开关器件和所述第三开关器件；以及
[0010]步骤S23：关闭所述第五开关器件和所述第六开关器件。
[0011]在本专利技术的一实施例中，对于所述每一相桥臂均通过驱动时序保护电路执行所述步骤S2，其中，所述驱动时序保护电路包括与门、非门、活门和/或RC延时电路。
[0012]在本专利技术的一实施例中，所述驱动时序保护电路至少包括10个与门、4个或门以及5个非门。
[0013]在本专利技术的一实施例中，所述驱动时序保护电路包括3片集成四路两输入与门74LS08，1片集成四路两输入或门74LS32以及1片集成六路反相器74L404。
[0014]在本专利技术的一实施例中，所述驱动时序保护电路适于接收六个原始驱动脉冲信号，分别为PWM1In，PWM2In，PWM3In，PWM4In，PWM5In以及PWM6In，所述六个原始驱动脉冲信号经过所述驱动时序保护电路的约束后输出六个输出驱动脉冲信号PWM1Out，PWM2Out，PWM3Out，PWM4Out，PWM5Out以及PWM6Out，在执行所述步骤S2时，通过所述PWM1Out，PWM2Out，PWM3Out，PWM4Out，PWM5Out以及PWM6Out分别控制所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件以及第六开关器件的导通与关断。
[0015]在本专利技术的一实施例中，所述驱动时序保护电路包括第一功能电路、第二功能电路和第三功能电路，对于所述每一相桥臂均通过所述第一功能电路、第二功能电路和第三功能电路执行所述步骤S2，其中，
[0016]所述第一功能电路配置为使所述第一开关器件和所述第四开关器件始终不能同时导通；
[0017]所述第二功能电路配置为使所述第一开关器件和所述第四开关器件延时导通；以及
[0018]所述第三功能电路配置为使所述第二开关器件和所述第三开关器件延时关断。
[0019]在本专利技术的一实施例中，所述驱动时序保护电路还包括第四功能电路，所述第四功能电路配置为在所述控制指令为封波指令并执行所述步骤S21～S23时，对所述六个开关器件进行分级关断。
[0020]在本专利技术的一实施例中，所述驱动时序保护电路还适于接收综合关脉冲信号OFF PWM，所述控制方法还包括当所述ANPC型三电平逆变器停机或发生故障时将所述OFF PWM置低，而当所述ANPC型三电平逆变器正常工作时将所述OFF PWM置高，从而对所述六个开关器件进行分级关断。
[0021]为了解决上述的技术问题，本专利技术的另一方面还提出了一种ANPC型三电平逆变器的控制系统，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行所述指令以实现上述的ANPC型三电平逆变器的控制方法。
[0022]本专利技术的另一方面还提出了一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现上述的ANPC型三电平逆变器的控制方法。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术的ANPC型三电平逆变器的控制方法和系统结合ANPC三电平变流器拓扑的特点，提出了一种综合的驱动时序保护电路的实现方案，解决了变流器在放波、封波等不确定的暂态工况下，变流器模块异常失效问题；另外，本专利技术所描述的脉冲组合逻辑以及时序逻辑原理，可以通过FPGA/CPLD等可编程逻辑器件数字化实现，大大提高了ANPC型拓扑驱动的冗余可靠性，使得ANPC的技术在变流器应用上更成熟稳定。
附图说明
[0024]包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，
附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本专利技术原理的作用。附图中：
[0025]图1是本专利技术一实施例的一种ANPC型三电平逆变器的控制方法的流程示意图；
[0026]图2是本专利技术一实施例的一种ANPC型三电平逆变器的控制方法所基于的ANPC型三电平逆变器拓扑图；
[0027]图3本专利技术一实施例的一种ANPC型三电平逆变器的控制方法所基于的ANPC型三电平逆变器中电流走向图；
[0028]和图4均是本专利技术一实施例的ANPC型三电平逆变器的控制方法中所应用的驱动时序保护电路的电路连接示意图；
[0029]图5是本专利技术一实施例的ANPC型三电平逆变器的控制系统的系统框图；以及
[0030]图4是本专利技术另外一实施例的ANPC型三电平逆变器的控制系统的系统框图。
具体实施方式
[0031]为了更清楚地说明本申请的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ANPC型三电平逆变器的控制方法，所述ANPC型三电平逆变器包括三相桥臂，每一相桥臂分别包括六个开关器件，分别为第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件以及第六开关器件，且所述第一开关器件的第一端与母线正极相连、所述第一开关器件的第二端与所述第二开关器件的第一端和所述第五开关器件的第一端相连，所述第四开关器件的第二端与母线负极相连、所述第四开关器件的第一端与所述第三开关器件的第二端和所述第六开关器件的第二端相连，所述第五开关器件的第二端和所述第六开关器件的第一端与母线中点相连，所述第二开关器件的第二端和所述第三开关器件的第一端与桥臂输出端相连，其特征在于，包括如下的步骤：步骤S1：获取所述ANPC型三电平逆变器的控制指令，所述控制指令包括放波指令、封波指令和/或换流指令；以及步骤S2：根据所述控制指令控制所述六个开关器件的导通和关断，其中，当所述控制指令为封波指令时，执行如下步骤S21～S23：步骤S21：关闭所述第一开关器件和所述第四开关器件，并同时导通所述第五开关器件和所述第六开关器件；步骤S22：关闭所述第二开关器件和所述第三开关器件；以及步骤S23：关闭所述第五开关器件和所述第六开关器件。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，对于所述每一相桥臂均通过驱动时序保护电路执行所述步骤S2，其中，所述驱动时序保护电路包括与门、非门、活门和/或RC延时电路。3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述驱动时序保护电路至少包括10个与门、4个或门以及5个非门。4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述驱动时序保护电路包括3片集成四路两输入与门74LS08，1片集成四路两输入或门74LS32以及1片集成六路反相器74L404。5.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述驱动时序保护电路适于接收六个原始驱动脉冲信号，分别为PWM1In，PWM2In，PWM3In，PWM4In，PWM5In以及PWM6In...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志，郑照红，赵德勇，胡期峰，
申请(专利权)人：江苏天合储能有限公司，
类型：发明
国别省市：