本发明专利技术公开了一种平衡二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的方法及装置，其原理是将二极管箝位式三电平逆变器的直流侧电容中点和三相桥臂箝位二极管公共中点分开，并在其间串联一个电压发生器，使二极管箝位式三电平逆变器的三相桥臂中点电压保持在直流侧电压的一半左右，波动范围满足二极管箝位式三电平逆变器正常工作要求。该装置包括单相全桥逆变电路、直流电源、滤波电容、滤波电感、变压器、PWM控制器、IGBT驱动电路、直流侧中点电压传感器、直流侧电压传感器、补偿电压传感器、二极管箝位式三电平逆变器；本发明专利技术装置结构简单、控制精度和同步性都较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种平衡二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的方法及装置，属于电力电子功率变换器
技术介绍
二极管箝位式三电平逆变器已经广泛地应用于中高压交流电机传动、电网无功功率的补偿等多个领域。二极管箝位式三电平逆变器直流侧的两个直流电容给出了直流侧电压中点。每个直流电容上的电压通常为直流侧电压的一半。由于电容值有限，中点电流对电容充放电会使直流侧中点电压产生偏移，同时直流侧中点电压还会随着二极管箝位式三电平逆变器的运行条件而改变，导致二极管箝位式三电平逆变器即使在正常工作时，直流侧中点电压和三相桥臂中点电压也会偏移过大，造成三电平逆变器上下桥臂电压分布不均，从而导致逆变器输出电压THD大增和开关器件过早损坏。要确保二极管箝位式三电平逆变器长期、可靠地运行，必须保证三相桥臂箝位二极管公共中点电压的偏移在一定的范围内。因此研究一套能保证二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压平衡的装置，在实际工业应用中是非常必要的。目前最常用的平衡二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的方法是使用空间矢量脉宽调制，合理选择冗余矢量的作用顺序和时间的方法。《中国电机工程学报》于2006年第六期发表论文《中点箝位式三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制研究》，对这种方法做出了详细的阐述，但是该方法的平衡能力有限，其控制算法非常复杂，对用于计算的控制芯片要求高，系统的实时性差，并且会影响二极管箝位式三电平逆变器输出波形的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供了一种平衡二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的装置，结构简单，推进了该逆变器的工业应用。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是将二极管箝位式三电平逆变器的直流侧电容中点和三相桥臂箝位二极管公共中点分开，并在其间串联一个电压发生器，该装置包括单相全桥逆变电路、直流电源、滤波电容、滤波电感、变压器、PWM控制器、IGBT驱动电路、直流侧中点电压传感器、直流侧电压传感器、补偿电压传感器、二极管箝位式三电平逆变器；直流电源并联于单相全桥逆变电路的直流侧，单相全桥逆变电路和滤波电感以及变压器的原边串联，通过变压器的副边串联在二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点和三相桥臂箝位二极管公共中点之间，滤波电容并联于变压器原边；直流侧中点电压传感器并联于二极管箝位式三电平逆变器直流侧的电容中点处，直流侧电压传感器并联于二极管箝位式三电平逆变器直流侧，补偿电压传感器并联于变压器的原边，直流侧中点电压传感器、直流侧电压传感器和补偿电压传感器的输出信号经过PWM控制器产生IGBT驱动信号。平衡二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的装置的控制方法是，通过对二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移量进行检测，由DSP计算出用于平衡直流侧中点电压偏移所需要的补偿电压，再由PWM控制器产生IGBT驱动信号，驱动单相全桥逆变电路产生补偿电压，经过变压器将补偿电压叠加到二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点，实现对二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的平衡。具体技术方案如下 一种平衡二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的方法，其特征在于将二极管箝位式三电平逆变器的直流侧电容中点和三相桥臂箝位二极管公共中点分开，并在其间串联一个电压发生器，通过控制电路控制电压发生器产生补偿电压，并将补偿电压叠加到二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点，实现对二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的平衡。所述的电压发生器由单相全桥逆变电路1、直流电源2、滤波电容3、滤波电感4、变压器5组成，直流电源2并联于单相全桥逆变电路I的直流侧，单相全桥逆变电路I和滤波电感4以及变压器5的原边串联，通过变压器5的副边串联在二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点和三相桥臂箝位二极管公共中点之间，滤波电容3并联于变压器5的原边；所述的控制电路由PWM控制器6、IGBT驱动电路7、直流侧中点电压传感器8、直流侧电压传感器9、补偿电压传感器10组成，直流侧中点电压传感器8并联于二极管箝位式三电平逆变器11直流侧的电容中点处，直流侧电压传感器9并联于二极管箝位式三电平逆变器11直流侧，补偿电压传感器10并联于变压器5的原边；将直流侧中点电压传感器8、直流侧电压传感器9及补偿电压传感器10的输出信号 输入PWM控制器6，PWM控制器6中的DSP芯片计算出4个独立的PWM信号，为单相全桥逆变电路I的4个IGBT提供驱动信号，由IGBT驱动电路7驱动单相全桥逆变电路I的4个IGBT工作，使单相全桥逆变电路I产生补偿电压，平衡二极管箝位式三电平逆变器11直流侧中点电压。所述的PWM控制器6中的DSP芯片计算出4个独立的PWM信号的过程是这样实现的当二极管箝位式三电平逆变器11带负载运行时，二极管箝位式三电平逆变器11直流侧中点电压发生偏移；直流侧中点电压传感器8，直流侧电压传感器9，补偿电压传感器10分别检测出直流侧电容中点实际电压Vn、直流侧实际电压Uic和补偿实际输出电压V。，输入PWM控制器6，PWM控制器6中的DSP芯片用O. Wic减去Un得出补偿电压指令U>,再用U，减去K得到即K*与K的误差电压以计算需要的输出误差信号与补偿指令电压信号，误差信号Λ Uc经过PID调制后和三角波比较得到4个独立的PWM信号。根据平衡二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移方法构建的平衡二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的装置，该装置包括电压发生器和控制电路；所述的电压发生器由单相全桥逆变电路1、直流电源2、滤波电容3、滤波电感4、变压器5组成，直流电源2并联于单相全桥逆变电路I的直流侧，单相全桥逆变电路I和滤波电感4以及变压器5的原边串联，通过变压器5的副边串联在二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点和三相桥臂箝位二极管公共中点之间，滤波电容3并联于变压器5的原边；所述的控制电路由PWM控制器6、IGBT驱动电路7、直流侧中点电压传感器8、直流侧电压传感器9、补偿电压传感器10组成，直流侧中点电压传感器8并联于二极管箝位式三电平逆变器11直流侧的电容中点处，直流侧电压传感器9并联于二极管箝位式三电平逆变器11直流侧，补偿电压传感器10并联于变压器5的原边；直流侧中点电压传感器8、直流侧电压传感器9及补偿电压传感器10的输出信号经过PWM控制器6产生IGBT驱动信号，由IGBT驱动电路7驱动单相全桥逆变电路I的4个IGBT工作，使单相全桥逆变电路I产生补偿电压，平衡二极管箝位式三电平逆变器11直流侧中点电压。所述的PWM控制器6中的DSP芯片计算出4个独立的PWM信号的过程是这样实现的，当二极管箝位式三电平逆变器11带负载运行时，二极管箝位式三电平逆变器11直流侧中点电压发生偏移；直流侧中点电压传感器8、直流侧电压传感器9和补偿电压传感器10分别检测出直流侧电容中点实际电压Vn、直流侧实际电压Uic和补偿实际输出电压V。，输入PWM控制器6，PWM控制器6中的DSP芯片用O. Wic减去Un得出补偿电压指令U>,再用U，减去K得到即K*与K的误差电压以计算需要的输出误差信号与补偿指令电压信号，误差信号Λ Uc经过PID调制后和三角波比较得到4个独立的PWM信号。所述的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种平衡二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的方法，其特征在于：将二极管箝位式三电平逆变器的直流侧电容中点和三相桥臂箝位二极管公共中点分开，并在其间串联一个电压发生器，通过反馈电路驱动电压发生器产生补偿电压，并将补偿电压叠加到二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点，实现对二极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的平衡。
【技术特征摘要】
1.ー种平衡ニ极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的方法，其特征在于将ニ极管箝位式三电平逆变器的直流侧电容中点和三相桥臂箝位ニ极管公共中点分开，并在其间串联ー个电压发生器，通过反馈电路驱动电压发生器产生补偿电压，并将补偿电压叠加到ニ极管箝位式三电平逆变器直流侧中点，实现对ニ极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的平衡。2.根据权利要求1所述的ー种平衡ニ极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的方法，其特征在于，所述的电压发生器由単相全桥逆变电路(I)、直流电源(2)、滤波电容(3)、滤波电感(4)、变压器(5)组成，直流电源(2)并联于単相全桥逆变电路(I)的直流侧，単相全桥逆变电路(I)和滤波电感(4)以及变压器(5)的原边串联，通过变压器(5)的副边串联在ニ极管箝位式三电平逆变器直流侧中点和三相桥臂箝位ニ极管公共中点之间，滤波电容(3)并联于变压器(5)的原边；所述的控制电路由PWM控制器(6)、IGBT驱动电路(7)、直流侧中点电压传感器(8)、直流侧电压传感器(9)、补偿电压传感器(10)组成，直流侧中点电压传感器(8)并联于ニ极管箝位式三电平逆变器(11)直流侧的电容中点处，直流侧电压传感器(9 )并联于ニ极管箝位式三电平逆变器(11)直流侧，补偿电压传感器(10 )并联于变压器(5)的原边；将直流侧中点电压传感器(8)、直流侧电压传感器(9)及补偿电压传感器(10)的输出信号输入PWM控制器(6)，PWM控制器(6)中的DSP芯片计算出4个独立的PWM信号，为単相全桥逆变电路(I)的4个IGBT提供驱动信号，由IGBT驱动电路(7)驱动単相全桥逆变电路(I)的4个IGBT工作，使単相全桥逆变电路(I)产生补偿电压，平衡ニ极管箝位式三电平逆变器(11)直流侧中点电压。3.根据权利要求2所述的ー种平衡ニ极管箝位式三电平逆变器直流侧中点电压偏移的方法，其特征在于，所述的PWM控制器(6 )中的DSP芯片计算出4个独立的PWM信号的过程是这样实现的，当ニ极管箝位式三电平逆变器(11)带负载运行时，ニ极管箝位式三电平逆变器(11)直流侧中点电压发生偏移；直流侧中点电压传感器(8)，直流侧电压传感器(9)，补偿电压传感器(10)分别检测出直流侧电容中点实际电压ひn、直流侧实际电压ひd。和补偿实际输出电压ひ。，输入PWM控制器(6)，PWM控制器(6)中的DSP芯片用0. 5Uic减去Un得出补偿电压指令ひ。*，再用ひ。*减去Uc得到A Uc即ひ。*与Uc的误差电压以计...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国海，陈兆岭，钱鹏，孙京京，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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