一种逆变装置的控制方法制造方法及图纸

一种逆变装置的控制方法，属于电力电子领域。逆变装置包括三电平逆变桥电路、电容电路以及PWM控制单元，三电平逆变桥电路包括二极管D1、D2、功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4，特点：PWM控制单元输出驱动信号DP1、DP2、DP3、DP4，当三电平逆变桥电路输出正向电流，且输出电平为Udc/2高电平时，PWM控制单元控制Q1开通较Q2开通延时一延迟开通关断时间Tdelay1,Q3关断较Q4关断延时一延迟开通关断时间Tdelay4；当三电平逆变桥电路输出反向电流，且输出电平为-Udc/2低电平时，PWM控制单元控制Q2关断较Q1关断延时一延迟开通关断时间Tdelay2，Q4开通较Q3开通延时一延迟开通关断时间Tdelay3。使得逆变器无论何时进行脉冲输出，都可实现中点电位平衡控制，且解决了开关管承压不均问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电カ电子
，具体涉及ー种逆变装置的控制方法。
技术介绍
自从日本学者南波江章(A.Nabae)等人于1980年提出中点钳位型三电平逆变器以来，这种拓扑结构引起了越来越多的重视，其成熟的产品正逐渐应用于电カエ业的各个领域。中点钳位型三电平逆变器，是多电平逆变电路拓扑结构中发展最早的ー种结构，由于每个功率开关管上承受的电压仅为直流侧电压的一半，因而有利于提高装置的电压等级，同吋，由于相电压有三种电平状态，比传统的ニ电平逆变器多了ー个电平，三电平可以输出阶梯波，在同样的开关频率及控制方式下，三电平逆变器输出电压和电流谐波显著小于两电平逆变器。因此，三电平逆变器在中高压变频调速、有源电カ滤波器和电カ系统无功补偿等领域有着广阔的应用前景。虽然三电平逆变器相比传统两电平逆变器有许多优点。但是中点钳位型三电平逆变器也存在中点电位不平衡(Neutral Point Potential Unbalance)这样的缺点，这是它的致命弱点。中点钳位型三电平逆变器采用两个电容串联来产生三个电平，而实际上，由于开关器件本身特性的不一致和变换器能量转换时中点电位參与能量的传输，加之电容值不可能到无穷大，三电平逆变器直流侧的两个电容电压并不能完全相等，而是存在一定的波动，因此会产生两个电容电压分压不均的问题，即中点电位不平衡问题。在中点电位不平衡因素中，中点电位波动是造成输出电压含有大量低次谐波的主要原因。中点电位偏移的变化在短时间范围内并不明显，但若长时间运行则会偏移的越来越明显，造成直流侧上下电容的严重不均压。直流电压的不均衡会直接导致输出电压波形的严重畸变，当直流电压严重不均衡时甚至会将三电平输出蜕变为两电平波形。此外，由于总的直流电压是一定的，所以中点电位不平衡会在造成一侧电容电压偏低的同时造成另ー侧电容电压偏高，在严重不平衡情况下过高一侧的自流电压会损坏电容器件和功率开关管。在単相三电平逆变器中，除小矢量会影响直流母线电容的中点电压外，电容的不平衡、开关特性的不一致等也会影响电容中点电压。但是，在小矢量作用情况下负载会与直流侧的某ー单侧电容形成充放电回路，这是造成中点电位不平衡的主要因素。中点电压过分的偏移会产生电容电压分布的不均勻，从而会导致逆变器输出电压总谐波THD (total harmonicdistortion)的增加和开关器件的损坏。现阶段针对中点钳位型三电平逆变器的中点电位不平衡问题提出的控制方法颇多，现有的通过硬件来实现中点电位平衡控制的方案，其主要思想是在三电平变换器的前级加入辅助平衡电路，通过这ー辅助平衡电路来控制中点电位。由于硬件控制方案存在系统复杂、制造成本较高、损耗较大等缺点，所以目前该方案的应用还未被普及。目前常见的是通过调整正负小矢量的作用时间来控制中点电压平衡。在保证逆变器输出电压(负载电压)不变的前提下，各桥臂的开关根据直流电容电压和负载电流方向的实际情况，通过エ作在两电平状态，减小小矢量的作用时间，使中性点电位向靠近电源中点方向变化的原则进行动作。但是在高调制系数和低功率因数的条件下，由于小矢量的控制能力有限，该方法不能在全范围内实现中点电压平衡控制。而且，当三电平变换器工作在两电平状态时，由于功率器件自身寄生电容的影响，会导致三电平电路中开关管承压不均，严重时可能引起功率器件过压损坏，对人身安全造成威胁。为了解决开关管承压不均问题，现有技术中通常采用硬件技术来实现。但电路结构复杂，电路參数难以确定。鉴于上述已有技术，为了解决开关管承压不均问题，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供，其结构简单、成本低、损耗小，且能解决三电平逆变器的IGBT开关管承受直流母线电压不均的问题，简化了电路參数修改方式，减少了硬件电路复杂度。本专利技术的任务是这样来完成的，，所述的逆变装置包括:三电平逆变桥电路、跨接在三电平逆变桥电路的直流正负母线上的电容电路、以及用于控制三电平逆变桥电路的PWM控制单元，所述的三电平逆变桥电路包括ニ极管D1、D2、功率开关管Ql、Q2、Q3、Q4，其特征在于:所述的PWM控制单元输出驱动信号DP1、DP2、DP3、DP4，所述的驱动信号DP1、DP2、DP3、DP4分别用于控制三电平逆变桥电路的功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4，将三电平逆变桥电路的直流正负母线之间的电压设为Udc，在三电平逆变桥电路从三电平工作状态转换为ニ电平工作状态的情况下，I)当功率开关管Q1、Q2开通，功率开关管Q3、Q4关断，三电平逆变桥电路输出正向电流，且输出电平为Udc/2高电平吋，PWM控制单元控制功率开关管Ql开通较功率开关管Q2开通延时一延迟开通关断时间Tdelayl，功率开关管Q3关断较功率开关管Q4关断延时一延迟开通关断时间Tdelay4 ;2)当功率开关管Q1、Q2关断，功率开关管Q3、Q4开通，三电平逆变桥电路输出反向电流，且输出电平为-Udc/2低电平吋，PWM控制单元控制功率开关管Q2关断较功率开关管Ql关断延时一延迟开通关断时间Tdelay2，功率开关管Q4开通较功率开关管Q3开通延时一延迟开通关断时间Tdelay3。在本专利技术的ー个具体的实施例中，所述的PWM控制单元包括信号处理单元和死区生成単元，信号处理单元的输入端从外部输入一原始控制信号PWM(I)，信号处理单元生成两路临时信号TPl和TP2，两路临时信号TPl和TP2送入死区生成単元，分别生成DP1、DP3和DP2、DP4两对带死区的互补控制信号，分别用于控制三电平逆变桥电路的功率开关管Q1、Q3 和 Q2、Q4。在本专利技术的另ー个具体的实施例中，所述的临时信号TPl和TP2的生成包括以下情况: 1)当原始控制信号PWM⑴无电平跳变时，临时信号TPl和TP2由原始控制信号PWM⑴直接得到； 2)当原始控制信号PWM⑴由0跳变为I吋，临时信号TPl由原始控制信号PWM⑴延时跳变一延迟开通关断时间Tl得到，临时信号TP2由原始控制信号PWM(I)直接得到； 3)当原始控制信号PWM⑴由I跳变为0吋，临时信号TPl由原始控制信号PWM⑴直接得到，临时信号TP2由原始控制信号PWM(I)延时跳变一延迟开通关断时间T2得到。在本专利技术的又ー个具体的实施例中，所述的两对带死区的互补控制信号DP1、DP3和DP2、DP4的生成包括以下情况: 1)当临时信号TPl无跳变时，控制信号DPl由临时信号TPl直接得到，而控制信号DP3由临时信号TPl取反后直接得到； 2)当临时信号TPl由O跳变为I时，控制信号DPl由临时信号TPl延时跳变一死区时间Tdeadl得到，而控制信号DP3由临时信号TPl取反后直接得到； 3)当临时信号TPl由I跳变为O时，控制信号DPl由临时信号TPl直接得到，而控制信号DP3由临时信号TPl取反并延迟跳变一死区时间Tdead2得到； 4)当临时信号TP2无跳变时，控制信号DP2由临时信号TP2直接得到，而控制信号DP4由临时信号TP2取反后直接得到； 5)当临时信号TP2由O跳变为I时，控制信号DP2由临时信号TP2延迟跳变一死区时间Tdead3得到，而控制信号DP4由临时信号TP2取反后直接得到； 6)当临时信号TP2由I跳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变装置的控制方法，所述的逆变装置包括：三电平逆变桥电路、跨接在三电平逆变桥电路的直流正负母线上的电容电路、以及用于控制三电平逆变桥电路的PWM控制单元，所述的三电平逆变桥电路包括二极管D1、D2、功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4，其特征在于：所述的PWM控制单元输出驱动信号DP1、DP2、DP3、DP4，所述的驱动信号DP1、DP2、DP3、DP4分别用于控制三电平逆变桥电路的功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4，将三电平逆变桥电路的直流正负母线之间的电压设为Udc，在三电平逆变桥电路从三电平工作状态转换为二电平工作状态的情况下，1）当功率开关管Q1、Q2开通，功率开关管Q3、Q4关断，三电平逆变桥电路输出正向电流，且输出电平为Udc/2高电平时，PWM控制单元控制功率开关管Q1开通较功率开关管Q2开通延时一延迟开通关断时间Tdelay1,?功率开关管Q3关断较功率开关管Q4关断延时一延迟开通关断时间Tdelay4；2）当功率开关管Q1、Q2关断，?功率开关管Q3、Q4开通，三电平逆变桥电路输出反向电流，且输出电平为?Udc/2低电平时，PWM控制单元控制功率开关管Q2关断较功率开关管Q1关断延时一延迟开通关断时间Tdelay2，功率开关管Q4开通较功率开关管Q3开通延时一延迟开通关断时间Tdelay3。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸽，盛耀欢，陶利锋，
申请(专利权)人：常熟开关制造有限公司原常熟开关厂，
类型：发明
国别省市：