碳化硅与硅混合型并网变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅与硅混合型并网变换器及其控制方法，其控制电路包含母线电压采样单元、驱动单元、电感电流采样单元、电网电压采样单元、DSP控制单元与FPGA控制单元。本发明专利技术的控制方法通过单基波周期内交错使用将开管损耗集中至碳化硅内管与碳化硅外管的两种换流模式，充分利用碳化硅器件降低开关损耗的优势，保障了高效率的同时实现了损耗均衡的目标；同时，根据变换器功率等级、开关频率等工况的变化调整混合比例，实现变化工况下碳化硅器件间损耗均衡分布，有助于提升变换器整体输出功率与功率密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子变换器，特别涉及了一种碳化硅与硅混合型并网变换器及其控制方法。

技术介绍

1、传统硅器件受限于自身性能瓶颈，工作频率通常小于30khz，功率密度低于15w/in3，难以满足变换器对高频、高效、高功率密度的发展要求。以碳化硅为代表的宽禁带器件凭借其高开关速度、低开关损耗等优势成为解决这一问题的有效途径，但受现阶段工艺限制，宽禁带器件价格相对高昂。因此，相较于全碳化硅器件变换器，碳化硅与硅器件混合型变换器能更好地兼顾性能与成本。而三电平有源中点箝位电路（active neutral-point-clamped, anpc）凭借其低器件应力和多冗余电平模态的优势，成为碳化硅与硅器件混用的热点研究对象。

2、为了充分发挥碳化硅器件的开关性能优势，目前传统混合拓扑及调制方法多是将开关损耗集中在特定的碳化硅器件上，但这样的结构加剧了器件间的损耗分布不均衡问题，导致开关管结温出现较大差异，限制了变换器功率等级与功率密度的进一步提升。

3、例如现有技术文献1：“d．zhang，j．he and d．pan，a megawatt本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.碳化硅与硅混合型并网变换器的控制方法，所述并网变换器为三电平有源中点箝位电路；所述三电平有源中点箝位电路包括，A相桥臂、B相桥臂、以及C相桥臂；

2.根据权利要求1所述的碳化硅与硅混合型并网变换器的控制方法，其特征在于，基于模式选择信号ms，切换内管换流模式和外管换流模式，当模式选择信号ms等于0或大于0时，此开关周期为内管换流模式；当模式选择信号ms小于0时，此开关周期为外管换流模式；

3.根据权利要求2所述的碳化硅与硅混合型并网变换器的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括，采集所述三电平有源中点箝位电路的三相电压、三相电感电流、以及直流母线滤波电容电压...

【技术特征摘要】

1.碳化硅与硅混合型并网变换器的控制方法，所述并网变换器为三电平有源中点箝位电路；所述三电平有源中点箝位电路包括，a相桥臂、b相桥臂、以及c相桥臂；

2.根据权利要求1所述的碳化硅与硅混合型并网变换器的控制方法，其特征在于，基于模式选择信号ms，切换内管换流模式和外管换流模式，当模式选择信号ms等于0或大于0时，此开关周期为内管换流模式；当模式选择信号ms小于0时，此开关周期为外管换流模式；

3.根据权利要求2所述的碳化硅与硅混合型并网变换器的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括，采集所述三电平有源中点箝位电路的三相电压、三相电感电流、以及直流母线滤波电容电压，产生a相调制波信号uma、b相调制波信号umb、以及c相调制波信号umc，并基于内管换流模式和外管换流模式的选择，向各个功率开关管发送驱动信号。

4.根据权利要求3所述的碳化硅与硅混合型并网变换器的控制方法，其特征在于，处于所述内管换流模式时，

5.根据权利要求3所述的碳化硅与硅混合型并网变换器的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张犁，诸葛慧子，邹宇航，沈肖，黄陈楠，张勇，卢盈，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：