本发明专利技术公开了电路设计技术领域中的一种逆变电路及其电压空间矢量脉冲宽度调制方法。逆变电路包括直流电容、第一三相桥式逆变电路、第二三相桥式逆变电路和三相隔离变压器；电压空间矢量脉冲宽度调制方法包括：获取逆变电路的基本电压空间矢量及其对应的开关管开关状态组合；根据期望电压空间矢量计算调制度；根据调制度，确定合成期望电压空间矢量的基本电压空间矢量，找到其所对应的开关管开关状态组合，从中选取开关次数最少的开关管开关状态组合；按照选取的开关管开关状态组合调节开关管，实现期望电压空间矢量的合成。本发明专利技术解决了直流侧电容电压不均衡的问题并达到矢量切换时开关动作次数最少的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电路设计
，尤其涉及。
技术介绍
在中压大功率电能变换应用中，多电平逆变技术以其独特的优势受到越来越多的重视。相对于传统的两电平逆变电路，多电平逆变器具有输出电压电平数目多、谐波含量少、由开关动作引起的du/dt小、器件耐压要求降低、产生相同输出时器件开关频率低等优点O常见的多电平结构主要有二极管钳位型多电平逆变器、电容钳位型多电平逆变器、具有独立直流电源的H桥级联型逆变器。以三电平为例，二极管钳位型三电平逆变器和电容钳位型三电平逆变器分别通过钳位二极管和钳位电容实现相电压的零电平输出，从而增加输出电压的阶梯电平数目。但这两种结构在零电平的引入时，导致了电容电压不均衡的问题。H桥级联型逆变器依靠级联叠加的方式来增加输出电压的电平数目，不存在电容电压不均衡问题，但所有H桥的直流输入电源必须相互隔离，因而其供电系统结构比较复杂。另外，目前逆变器的调制技术大都采用正弦波脉宽调制、特定谐波消除脉宽调制、 电流滞环跟踪调制以及电压SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉冲宽度调制)。其中，电压SVPWM控制方式具有直流电压利用率高、动态响应速度快、易于数字化实现等突出优点。而且，由于多电平逆变器能够产生更多的基本电压空间矢量，期望电压空间矢量合成方式也更加灵活多样，因此多电平逆变器较多的采用电压SVPWM控制方式。电压SVPWM控制方式的实现，因逆变器主电路拓扑的差异而各不相同。附图说明图1是传统的三相桥式两电平逆变器电路图。图1中，传统的三相桥式两电平逆变器包括三个桥臂， 每个桥臂由上下两个半桥臂串联组成。每个半桥臂都由一个全控型功率开关管和一个功率二极管并联构成。图1中，每个桥臂有两种输出状态，即上半桥臂导通且下半桥臂关断的P 状态和上半桥臂关断且下半桥臂导通的N状态。这样，三个桥臂一共可产生8种不同组合的输出状态。每一种输出状态在三相输出端Al、Bl和Cl都会产生相应的3个相对于直流侧假想中点(图1中的0'点)的相电压。根据这3个相电压的轴线在空间位置上依次相差120度的对称关系(如图2所示)，由平行四边形法则可以合成一个基本电压空间矢量。 图1中传统的三相桥式两电平逆变器电路可以合成6个基本电压空间矢量，其开关管开关状态与基本电压空间矢量对应关系图如图3所示。图3中，“P”和括号中的“1”代表上半桥臂(例如Tl)导通，同时下半桥臂(例如T4)关断的状态。“N”和括号中的“0”代表上半桥臂(例如Tl)关断，同时下半桥臂(例如T4)导通的状态。PNN(IOO)则代表图1中从左至右三个桥臂的开关管的开关状态，即Tl、T6、T2导通，同时开关管T4、T3、T5关断的状态。假设三相桥式两电平逆变器某一时刻的输出状态为PNN(IOO)，即A相电压为Ud/2，B、 C相电压为_Ud/2，合成矢量为UdZ (其中，Ud为直流电源的电压，UdZ为电压矢量极坐标表示方式)，按照等功率原则乘以#的系数，得到最终基本电压空间矢量为。按照相同的方式可以得到另外5个幅值相等，相位依次相差60度的基本电压空间矢量，以及两个输出状态对应幅值为零的零矢量，具体如图3所示。在电压SVPWM控制方式，当得到基本电压空间矢量后，期望电压空间矢量按照伏秒平衡法则由相邻的两个基本电压空间矢量以不同的作用时间来合成。二极管钳位型三电平逆变器每个桥臂有三种输出状态，上半桥臂两个开关管导通且下半桥臂两个开关管关断的P状态、上半桥臂两个开关管关断且下半桥臂两个开关管导通的N状态、中间两个开关管导通其余两个开关管关断的0状态，三个桥臂一共可以产生 27种不同的组合，其中有19个互斥的基本电压空间矢量，期望电压空间矢量的合成矢量可以从这19个基本电压空间矢量中选取。由于二极管钳位型三电平逆变器本身的结构特点， 0状态导致了对直流侧电容的充放电作用，从而产生电容电压不均衡问题，因此基本电压空间矢量的选择受到电容电压不均衡问题的限制。并且，同一个桥臂的状态禁止在P状态和 N状态间直接切换，中间必须添加0状态作为过渡状态，这就再次限制了合成矢量的选择范围。二极管钳位型三电平逆变器虽然增加了输出电压的电平数目，但其输出线电压基波的最大幅值没有增加，仍然为直流侧电压
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出，用以解决上述
技术介绍
中提及的逆变器或者逆变电路及其控制方法存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术提出的技术方案是，一种逆变电路，其特征是所述逆变电路包括直流电容、第一三相桥式逆变电路、第二三相桥式逆变电路和三相隔离变压器；其中，所述直流电容跨接于直流侧的直流电源正负极之间；所述第一三相桥式逆变电路和第二三相桥式逆变电路的输入端与直流电容并联， 共用直流电源；所述第一三相桥式逆变电路的三相输出端分别与三相隔离变压器二次侧的X、y 和ζ端相连；所述第二三相桥式逆变电路的三相输出端分别与三相隔离变压器一次侧的A、B 和C端相连；所述三相隔离变压器的一次侧为星形连接，二次侧的a、b和c端分别与负载的三相输入端连接；所述第一三相桥式逆变电路和第二三相桥式逆变电路分别包括三个桥臂，每个桥臂由上下两个半桥臂串联组成；每个半桥臂都由一个全控型功率开关管和一个功率二极管并联构成。一种逆变电路的电压空间矢量脉冲宽度调制方法，其特征是所述方法包括步骤1 根据基本电压空间矢量的分析方法，获取逆变电路的基本电压空间矢量及其对应的开关管开关状态组合；步骤2 根据期望电压空间矢量计算调制度；步骤3 根据调制度，确定合成期望电压空间矢量的基本电压空间矢量；找到所述确定的基本电压空间矢量所对应的开关管开关状态组合，从中选取开关次数最少的开关管开关状态组合；4步骤4:按照选取的开关管开关状态组合调节开关管，实现期望电压空间矢量的合成。 所述调制度的计算公式为权利要求1.一种逆变电路，其特征是所述逆变电路包括直流电容、第一三相桥式逆变电路、第二三相桥式逆变电路和三相隔离变压器；其中，所述直流电容跨接于直流侧的直流电源正负极之间；所述第一三相桥式逆变电路和第二三相桥式逆变电路的输入端与直流电容并联，共用直流电源；所述第一三相桥式逆变电路的三相输出端分别与三相隔离变压器二次侧的X、y和Z端相连；所述第二三相桥式逆变电路的三相输出端分别与三相隔离变压器一次侧的A、B和C端相连；所述三相隔离变压器的一次侧为星形连接，二次侧的a、b和c端分别与负载的三相输入端连接；所述第一三相桥式逆变电路和第二三相桥式逆变电路分别包括三个桥臂，每个桥臂由上下两个半桥臂串联组成；每个半桥臂都由一个全控型功率开关管和一个功率二极管并联构成。2.一种如权利要求1所述的逆变电路的电压空间矢量脉冲宽度调制方法，其特征是所述方法包括步骤1 根据基本电压空间矢量的分析方法，获取逆变电路的基本电压空间矢量及其对应的开关管开关状态组合；步骤2 根据期望电压空间矢量计算调制度；步骤3 根据调制度，确定合成期望电压空间矢量的基本电压空间矢量；找到所述确定的基本电压空间矢量所对应的开关管开关状态组合，从中选取开关次数最少的开关管开关状态组合；步骤4 按照选取的开关管开关状态组合调节开关管，实现期望电压空间矢量的合成。3.根据权利要求2所述的电压空间矢量脉冲宽度调制方法，其特本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种逆变电路，其特征是所述逆变电路包括直流电容、第一三相桥式逆变电路、第二三相桥式逆变电路和三相隔离变压器；其中，所述直流电容跨接于直流侧的直流电源正负极之间；所述第一三相桥式逆变电路和第二三相桥式逆变电路的输入端与直流电容并联，共用直流电源；所述第一三相桥式逆变电路的三相输出端分别与三相隔离变压器二次侧的ｘ、ｙ和ｚ端相连；所述第二三相桥式逆变电路的三相输出端分别与三相隔离变压器一次侧的Ａ、Ｂ和Ｃ端相连；所述三相隔离变压器的一次侧为星形连接，二次侧的ａ、ｂ和ｃ端分别与负载的三相输入端连接；所述第一三相桥式逆变电路和第二三相桥式逆变电路分别包括三个桥臂，每个桥臂由上下两个半桥臂串联组成；每个半桥臂都由一个全控型功率开关管和一个功率二极管并联构成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王文山，朱永强，赵正奎，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：11
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