【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子变换装置，尤其涉及一种三相e型混合电平双输出集成变换器及其载波pwm调制方法。
技术介绍
1、逆变器作为一种直接把直流电转换成交流电的转换器，能够给交流负载供电。但它只能把直流电转换成一组三相交流输出，随着工业生产领域和日常生活中电机驱动的大量使用和发展，只有一组输出的变换器已经逐渐不能满足在如风力发电系统、电动汽车、轨道机车牵引等需要双交流的领域使用，大量的研究逐渐趋向于如何用一台独立的电力变换器去供多台用电设备使用。
2、目前，三相三电平双输出变换器得到了一定的发展，在双电机必须分别独立控制的应用场景，集成型三电平双输出具有谐波含量低的优势，但在某些只需要一主一从的双电机驱动场景，如刮板输送机，混合电平双输出变换器要比三电平双输出变换器更适合。为此提出一种三相e型混合电平双输出集成变换器及其载波pwm调制方法，混合电平既保留了三电平控制主电机的优势，同时两电平也可以满足辅助电机的工程需求，比集成型三电平双输出变换器进一步节省了体积和成本。所提出的三相e型混合电平双输出集成变换器具有较大的直流链路电压利用率，并且开关管承受的电压应力较小。所使用的载波pwm调制方法在调制波中加入直流偏移量和零序分量，该调制方法简单易实现，具有更低的谐波畸变率和更高的效率。迄今未见有关三相e型混合电平双输出集成变换器及其载波pwm调制方法的文献报道和实际应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是，针对一主一从的双电机驱动应用场景，从节约成本和减小变换器体积的角度出
2、为实现上述目的，本专利技术的三相e型混合电平双输出集成变换器及其载波pwm调制方法的具体技术方案如下：
3、一种三相e型混合电平双输出集成变换器，其特征在于：它包括直流侧接入的电容cu、cl，a相桥臂、b相桥臂和c相桥臂，每相桥臂由5个开关模块s1x～s5x组成，其中，x∈{a，b，c}；
4、所述开关模块均由一个绝缘栅双极晶体管tkx与一个反并联的二极管dkx组成，符号tkx和符号dkx的下标符号kx表示其所在的开关模块，其中，x∈{a，b，c}，k∈{1，2，3，4，5}；所述开关模块skx中二极管dkx的阳极与绝缘栅双极晶体管tkx的发射极相连，并将二极管dkx的阳极与绝缘栅双极晶体管tkx的发射极相连接的点定义为开关模块skx的发射极，二极管dkx的阴极与绝缘栅双极晶体管tkx的集电极相连，并将二极管dkx的阴极与绝缘栅双极晶体管tkx的集电极相连接的点定义为开关模块skx的集电极，其中，x∈{a，b，c}，k∈{1，2，3，4，5}；a相桥臂有2个输出端，分别为上输出端a1和下输出端a2，b相桥臂有2个输出端，分别为上输出端b1和下输出端b2，c相桥臂有2个输出端，分别为上输出端c1和下输出端c2；3个上输出端a1、b1和c1共同组成逆变级1；3个下输出端a2、b2和c2共同组成逆变级2；逆变级1所带的三相负载为zla1、zlb1、zlc1，逆变级2所带的三相负载为zla2、zlb2、zlc2；
5、直流侧接入两个电容，分别称为电容cu和电容cl，电容cu的正极与直流母线正极端p相连接，电容cu的负极与电容cl的正极相连，电容cl的负极与直流母线负极端n相连接，并将电容cu的负极与电容cl的正极相连接的点定义为直流中性点o；正极端p与负极端n之间的电压为udc，中性点o电位为0，正极端p与中性点o之间的电压为udc/2，中性点o与负极端n之间的电压为udc/2；
6、开关模块s1a的集电极与直流母线正极端p相连，开关模块s1a的发射极与开关模块s2a的集电极相连，开关模块s2a的发射极与开关模块s4a的集电极相连，开关模块s4a的发射极与开关模块s5a的集电极相连，开关模块s5a的发射极与直流母线负极端n相连；将开关模块s1a的发射极与开关模块s2a的集电极相连接的点定义为交流输出端a1；将开关模块s4a的发射极与开关模块s5a的集电极相连接的点定义为交流输出端a2；
7、开关模块s1b的集电极与直流母线正极端p相连，开关模块s1b的发射极与开关模块s2b的集电极相连，开关模块s2b的发射极与开关模块s4b的集电极相连，开关模块s4b的发射极与开关模块s5b的集电极相连，开关模块s5b的发射极与直流母线负极端n相连；将开关模块s1b的发射极与开关模块s2b的集电极相连接的点定义为交流输出端b1；将开关模块s4b的发射极与开关模块s5b的集电极相连接的点定义为交流输出端b2；
8、开关模块s1c的集电极与直流母线正极端p相连，开关模块s1c的发射极与开关模块s2c的集电极相连，开关模块s2c的发射极与开关模块s4c的集电极相连，开关模块s4c的发射极与开关模块s5c的集电极相连，开关模块s5c的发射极与直流母线负极端n相连；将开关模块s1c的发射极与开关模块s2c的集电极相连接的点定义为交流输出端c1；将开关模块s4c的发射极与开关模块s5c的集电极相连接的点定义为交流输出端c2；
9、开关模块s3a的集电极与直流中性点0相连，开关模块s3a的发射极与开关模块s2a的发射极相连；
10、开关模块s3b的集电极与直流中性点0相连，开关模块s3b的发射极与开关模块s2b的发射极相连；
11、开关模块s3c的集电极与直流中性点0相连，开关模块s3c的发射极与开关模块s2c的发射极相连；
12、三相阻感负载zla1、zlb1、zlc1的一端分别连接到输出端a1、输出端b1、输出端c1，三相阻感负载zla1、zlb1、zlc1的另一端连接在一起；三相阻感负载zla2、zlb2、zlc2的一端分别连接到输出端a2、输出端b2、输出端c2，三相阻感负载zla2、zlb2、zlc2的另一端连接在一起。
13、本专利技术还提供了一种三相e型混合电平双输出集成变换器的载波pwm调制方法，它包括以下步骤：
14、步骤一、设置三相e型混合电平双输出集成变换器a相、b相和c相桥臂均相同的开关模块数量和合理开关状态，所述三相e型混合电平双输出集成变换器每相桥臂上同相上输出端输出电位与下输出端输出电位之间均存在约束关系，且相同，对于所述a相桥臂，上输出端a1输出电位va1≥下输出端a2输出电位va2，且上输出a1输出电位va1为udc/2，下输出a2输出电位va2不能为udc/2，所述a相桥臂、所述b相桥臂和所述c相桥臂均有5个开关模块、均有5种合理开关状态，对于所述a相桥臂：
15、工作状态1：开关模块s1a、开关模块s3a、开关模块s4a导通，此时，上输出端a1输出电位va1为udc/2，下输出a2输出电位va2为0；
16、工作状态2：开关模块s1a、开关模块s4a、开关模块s5a导通，此时，上输出端a1输出电位va1为udc/2，下输出a2输出电位va2为-udc本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三相E型混合电平双输出集成变换器，其特征在于，它包括直流侧接入的电容CU、CL，A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂，每相桥臂由5个开关模块S1x～S5x组成，其中，x∈{a，b，c}；
2.根据权利要求1所述的三相E型混合电平双输出集成变换器，其特征在于，开关模块S1a的集电极与直流母线正极端P相连，开关模块S1a的发射极与开关模块S2a的集电极相连，开关模块S2a的发射极与开关模块S4a的集电极相连，开关模块S4a的发射极与开关模块S5a的集电极相连，开关模块S5a的发射极与直流母线负极端N相连；将开关模块S1a的发射极与开关模块S2a的集电极相连接的点定义为交流输出端A1；将开关模块S4a的发射极与开关模块S5a的集电极相连接的点定义为交流输出端A2；
3.根据权利要求1所述的三相E型混合电平双输出集成变换器，其特征在于，开关模块S1b的集电极与直流母线正极端P相连，开关模块S1b的发射极与开关模块S2b的集电极相连，开关模块S2b的发射极与开关模块S4b的集电极相连，开关模块S4b的发射极与开关模块S5b的集电极相连，开关模块S5b的发射极与直流母
4.根据权利要求1所述的三相E型混合电平双输出集成变换器，其特征在于，开关模块S1c的集电极与直流母线正极端P相连，开关模块S1c的发射极与开关模块S2c的集电极相连，开关模块S2c的发射极与开关模块S4c的集电极相连，开关模块S4c的发射极与开关模块S5c的集电极相连，开关模块S5c的发射极与直流母线负极端N相连；将开关模块S1c的发射极与开关模块S2c的集电极相连接的点定义为交流输出端C1；将开关模块S4c的发射极与开关模块S5c的集电极相连接的点定义为交流输出端C2；
5.一种基于权利要求1所述的三相E型混合电平双输出集成变换器的载波PWM调制方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的三相E型混合电平双输出集成变换器的载波PWM调制方法，其特征在于，所述步骤一中的5种合理开关状态如下：
7.根据权利要求5所述的三相E型混合电平双输出集成变换器的载波PWM调制方法，其特征在于，所述步骤二中，调制波umx1、umx2分别和三角载波uc1、uc2比较方法为：
8.根据权利要求5所述的三相E型混合电平双输出集成变换器的载波PWM调制方法，其特征在于，所述步骤四中，每相桥臂5个开关模块S1x～S5x的驱动信号s1x～s5x分析方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种三相e型混合电平双输出集成变换器，其特征在于，它包括直流侧接入的电容cu、cl，a相桥臂、b相桥臂和c相桥臂，每相桥臂由5个开关模块s1x～s5x组成，其中，x∈{a，b，c}；
2.根据权利要求1所述的三相e型混合电平双输出集成变换器，其特征在于，开关模块s1a的集电极与直流母线正极端p相连，开关模块s1a的发射极与开关模块s2a的集电极相连，开关模块s2a的发射极与开关模块s4a的集电极相连，开关模块s4a的发射极与开关模块s5a的集电极相连，开关模块s5a的发射极与直流母线负极端n相连；将开关模块s1a的发射极与开关模块s2a的集电极相连接的点定义为交流输出端a1；将开关模块s4a的发射极与开关模块s5a的集电极相连接的点定义为交流输出端a2；
3.根据权利要求1所述的三相e型混合电平双输出集成变换器，其特征在于，开关模块s1b的集电极与直流母线正极端p相连，开关模块s1b的发射极与开关模块s2b的集电极相连，开关模块s2b的发射极与开关模块s4b的集电极相连，开关模块s4b的发射极与开关模块s5b的集电极相连，开关模块s5b的发射极与直流母线负极端n相连；将开关模块s1b的发射极与开关模块s2b的集电极相连接的点定义为交流输出端b1；将开关模块s4b的发射极与开关模块s5b的集电极相连接的点...
【专利技术属性】
技术研发人员：王汝田，张世语，吴雪东，王秀云，刘闯，蔡国伟，郭东波，张嘉伟，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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