一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及电力电子技术领域，特别涉及一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统，系统包括：三电平ANPC拓扑功率电路、核心控制器和PWM控制器；三电平ANPC拓扑功率电路包括十二个半导体器件；PWM控制器包括：4个信号边沿延迟模块和功率器件驱动信号模块；本发明专利技术中，能够对整流、逆变、无功输出运行工况切换时及切换后死区对输出正/负电平宽度的影响进行了补偿，保证各种工况切换前和切换后电平宽度、延迟的一致性，优化了并网电流的电能质量；并实现所有开关管的开通、关断先后顺序和死区时间始终保持一致，不随PWM调制信号或功率方向信号的变化而改变，具有控制算法实现简单、信号通路延迟一致性好的优点。号通路延迟一致性好的优点。号通路延迟一致性好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统及方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统及方法。

技术介绍

[0002]得益于新能源行业、储能行业的高速发展，储能变流器得到了越来越广泛的应用。在各种功率电路拓扑中，三电平ANPC拓扑是一种适合用于1000V以上直流电压系统的高效率功率电路拓扑，具有结构紧凑、成本较低、技术成熟等优点。
[0003]储能变流器因为应用场景的特殊性，需要频繁切换工作状态进行电池的充、放电切换并响应电网无功调度、调频等需求进行无功输出，四象限运行各种工况下并网电流的谐波含量都应能满足电能质量标准的要求。死区效应是影响并网电流谐波含量的一个重要因素，储能变流器在四象限运行模式切换时的死区效应较为复杂；因此，急需提供一种实现简单的三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统，用于满足储能变流器特殊应用场景的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统及方法，本专利技术主要解决了现有技术中所提出的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统，其特征在于：所述系统包括：三电平ANPC拓扑功率电路、核心控制器和PWM控制器；
[0007]所述PWM控制器包括：4个信号边沿延迟模块和功率器件驱动信号模块；
[0008]所述核心控制器包括PWM模块，所述核心控制器用于判断所述功率器件驱动信号模块输入的交流电压或电流的功率方向，并产生功率方向信号，再通过所述核心控制器将所述功率方向信号发送给所述PWM模块，用于产生PWM调制信号D
A
和PWM调制信号D
B
；
[0009]4个所述信号边沿延迟模块用于接受所述PWM调制信号D
A
和所述PWM调制信号D
B
，并分别生成4路延迟信号，且4路所述延迟信号分别设置为延迟信号D
A1
、延迟信号D
B1
、延迟信号D
A2
和延迟信号D
B2
；
[0010]所述功率器件驱动信号模块用于接受所述延迟信号D
A1
、延迟信号D
B1
、延迟信号D
A2
和延迟信号D
B2
，并产生驱动信号用于驱动所述三电平ANPC拓扑功率电路中的开关管的开通和关断，实现输出电平控制、死区实现和死区效应补偿。
[0011]优选的，三电平ANPC拓扑功率电路包括十二个半导体器件，十二个半导体器件分别为开关管G1和二极管D1、开关管G2和二极管D2、开关管G3和二极管D3、开关管G4和二极管D4、开关管G5和二极管D5、开关管G6和二极管D6，且所述二极管D1与所述开关管G1并联设置，所述二极管D2与所述开关管G2反向并联设置，所述二极管D3与所述开关管G3反向并联设置，所述二极管D4与所述开关管G4反向并联设置，所述二极管D5与所述开关管G5反向并联设置，所述
二极管D6与所述开关管G6反向并联设置；
[0012]所述三电平ANPC拓扑功率电路还包括两组电容，两组所述电容设置为电容C1～C
N
和电容C1′
～C
N
′
，所述电容C1～C
N
正极均并联有直流电DC正极，所述电容C1～C
N
负极分别与所述电容C1′
～C
N
′
正极串联，所述电容C1′
～C
N
′
负极均并联有直流电DC负极；
[0013]所述开关管G1、所述开关管G2、所述开关管G3和所述开关管G4依次串联，所述开关管G1与所述电容C1～C
N
的正极端连接，所述开关管G4与所述电容C1′
～C
N
′
的负极端连接；
[0014]所述开关管G5和所述开关管G6串联，且所述开关管G5和所述开关管G6与所述开关管G2和所述开关管G4并联，所述开关管G5和所述开关管G6的连接导线与所述电容C1～C
N
和所述电容C1′
～C
N
′
的连接导线连接，所述开关管G1的输出端分别所述开关管G5的输入端和所述开关管G2的输入端连接，所述开关管G6的输出端和所述开关管G3的输出端均与所述开关管G4的输入端连接；
[0015]所述开关管G2的输出端和所述开关管G3的输入端分别与交流电AC端连接。
[0016]一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现方法，应用于上述所述的一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统，包括如下步骤：
[0017]S1：所述核心控制器判断所述功率器件驱动信号模块输入的交流电压或电流的功率方向，并产生功率方向信号，再通过所述核心控制器将所述功率方向信号发送给所述PWM模块，产生PWM调制信号D
A
和PWM调制信号D
B
；
[0018]S2：所述PWM模块将所述PWM调制信号D
A
和所述PWM调制信号D
B
分别发送给4个所述信号边沿延迟模块，产生延迟信号D
A1
、延迟信号D
B1
、延迟信号D
A2
和延迟信号D
B2
；
[0019]S3：所述功率器件驱动信号模块接受所述延迟信号D
A1
、延迟信号D
A2
、延迟信号D
B1
和延迟信号D
B2
，并产生驱动信号，驱动所述三电平ANPC拓扑功率电路中的开关管的开通和关断，实现输出电平控制、死区实现和死区效应补偿。
[0020]优选的，所述S2具体包括：
[0021]所述PWM调制信号D
A
的下降沿延迟T0得到所述延迟信号D
A1
；
[0022]所述PWM调制信号D
B
的上升沿延迟T0得到所述延迟信号D
B1
；
[0023]其中，T0设置为所述开关管G2/开关管G3关断与所述开关管G1/开关管G4开通之间的总死区时间，即T0＝T
G2G3(OFF)G5G6(OFF)
+T
G5G6(OFF)G1G4(ON)
；
[0024]所述PWM调制信号D
A
的上升沿延迟T1、下降沿延迟T2，得到所述延迟信号D
A2
；
[0025]所述PWM调制信号D
B
的下降沿延迟T1、上升沿延迟T2，得到所述延迟信号D
B2
；
[0026]其中，T1设置为所述开关管G5/开关管G6关断与所述开关管G1/开关管G4开通之间的死区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统，其特征在于：所述系统包括：三电平ANPC拓扑功率电路、核心控制器和PWM控制器；所述PWM控制器包括：4个信号边沿延迟模块和功率器件驱动信号模块；所述核心控制器包括PWM模块，所述核心控制器用于判断所述功率器件驱动信号模块输入的交流电压或电流的功率方向，并产生功率方向信号，再通过所述核心控制器将所述功率方向信号发送给所述PWM模块，用于产生PWM调制信号D
A
和PWM调制信号D
B
；4个所述信号边沿延迟模块用于接受所述PWM调制信号D
A
和所述PWM调制信号D
B
，并分别生成4路延迟信号，且4路所述延迟信号分别设置为延迟信号D
A1
、延迟信号D
B1
、延迟信号D
A2
和延迟信号D
B2
；所述功率器件驱动信号模块用于接受所述延迟信号D
A1
、延迟信号D
B1
、延迟信号D
A2
和延迟信号D
B2
，并产生驱动信号用于驱动所述三电平ANPC拓扑功率电路中的开关管的开通和关断，实现输出电平控制、死区实现和死区效应补偿。2.根据权利要求1所述的一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统，其特征在于：三电平ANPC拓扑功率电路包括十二个半导体器件，十二个半导体器件分别为开关管G1和二极管D1、开关管G2和二极管D2、开关管G3和二极管D3、开关管G4和二极管D4、开关管G5和二极管D5、开关管G6和二极管D6，且所述二极管D1与所述开关管G1反向并联设置，所述二极管D2与所述开关管G2反向并联设置，所述二极管D3与所述开关管G3反向并联设置，所述二极管D4与所述开关管G4反向并联设置，所述二极管D5与所述开关管G5反向并联设置，所述二极管D6与所述开关管G6反向并联设置；所述三电平ANPC拓扑功率电路还包括两组电容，两组所述电容设置为电容C1～C
N
和电容C1′
～C
N
′
，所述电容C1～C
N
正极均并联有直流电DC正极，所述电容C1～C
N
负极分别与所述电容C1′
～C
N
′
正极串联，所述电容C1′
～C
N
′
负极均并联有直流电DC负极；所述开关管G1、所述开关管G2、所述开关管G3和所述开关管G4依次串联，所述开关管G1与所述电容C1～C
N
的正极端连接，所述开关管G4与所述电容C1′
～C
N
′
的负极端连接；所述开关管G5和所述开关管G6串联，且所述开关管G5和所述开关管G6与所述开关管G2和所述开关管G4并联，所述开关管G5和所述开关管G6的连接导线与所述电容C1～C
N
和所述电容C1′
～C
N
′
的连接导线连接，所述开关管G1的输出端分别所述开关管G5的输入端和所述开关管G2的输入端连接，所述开关管G6的输出端和所述开关管G3的输出端均与所述开关管G4的输入端连接；所述开关管G2的输出端和所述开关管G3的输入端分别与交流电AC端连接。3.一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现方法，其特征在于：应用于权利要求1至2任一项所述的一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现系统，包括如下步骤：S1：所述核心控制器判断所述功率器件驱动信号模块输入的交流电压或电流的功率方向，并产生功率方向信号，再通过所述核心控制器将所述功率方向信号发送给所述PWM模块，产生PWM调制信号D
A
和PWM调制信号D
B
；S2：所述PWM模块将所述PWM调制信号D
A
和所述PWM调制信号D
B
分别发送给4个所述信号边沿延迟模块，产生延迟信号D
A1
、延迟信号D
B1
、延迟信号D
A2
和延迟信号D
B2
；S3：所述功率器件驱动信号模块接受所述延迟信号D
A1
、延迟信号D
A2
、延迟信号D
B1
和延迟信号D
B2
，并产生驱动信号，驱动所述三电平ANPC拓扑功率电路中的开关管的开通和关断，
实现输出电平控制、死区实现和死区效应补偿。4.根据权利要求3所述的一种三电平ANPC拓扑储能变流器死区实现方法，其特征在于：所述S2具体包括：所述PWM调制信号D
A
的下降沿延迟T0得到所述延迟信号D
A1
；所述PWM调制信号D
B
的上升沿延迟T0得到所述延迟信号D
B1
；其中，T0设置为所述开关管G2/开关管G3关断与所述开关管G1/开关管G4开通之间的总死区时间，即T0＝T
G2G3(OFF)G5G6(OFF)
+T
G5G6(OFF)G1G4(ON)
；所述PWM调制信号D
A
的上升沿延迟T1、下降沿延迟T2，得到所述延迟信号D A2
；所述PWM调制信号D
B
的下降沿延迟T1、上升沿延迟T2，得到所述延迟信号D B2
；其中，T1设置为所述开关管G5/开关管G6关断与所述开关管G1/开关管G4开通之间的死区时间，即T1＝T
G5G6(OFF)G1G...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹立航，刘永奎，廖正军，曹钰，李江江，
申请(专利权)人：西安奇点能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：