[发明专利]一种新型有源钳位变流器

说明书

本发明公开一种新型有源钳位变流器，包括三相七电平有源中点钳位变流器、两层复合均压控制策略、多电平PWM算法，其特征在于该装置是一种新型的三相七电平有源中点钳位多电平变流器，有足够数量的冗余工作模式，大幅度地简化了直流母线电容的均压控制；采用一种新型的基于目标波—状态矢量函数的多电平脉宽调制（PWM）算法，用于新拓扑的驱动脉冲的生成。本发明设计的变流器避免了传统中点钳位型变流器的中性点电压不平衡问题，具有较高的整体电压阻断能力，能够应用于中压系统；应用本发明的两层复合均压控制方案，可以有效抑制误差迭代效应和下层控制器对上层控制器的影响。

技术领域

本发明属于直流母线电压控制领域，尤其涉及一种新型有源钳位变流器。

背景技术

多电平变换器已在船舶电力推进、柔性交流输变电、高压直流输变电等重大工程应用中证明其价值，并从传统的中高压向中低压各个细分领域渗透，如电动汽车电池均衡充电、超级谐波治理、无滤波器并网等。支撑上述先进应用的力量源于20世纪80年代以来，电力电子界对多电平变换器拓扑持续的研究。然而，与多电平拓扑种类的纷纭繁复相比，多电平拓扑的评价指标却很少被作为一个专门的课题系统地研究和报道，令后继的拓扑改进、发明和选用工作缺乏足够的指引。

随着商业化应用的深入，多电平拓扑的结构效能引起了广泛持久的关注，具有高电平数与元件数之比特征的少元件数多电平变流器拓扑层现叠出。然而，已报道的该类拓扑通常有许多缺点，例如：只能单相行，需要双向开关，需要更多的独立直流源或不对称的直流输入电平，不利于模块化，缺少冗余状态，直流电容无法均压。由于少器件数多电平拓扑通常是针对某种特殊应用所提出的，因此，部分性能恶化并不会影响该特殊应用。

为解决该问题，提出了一种对称结构的单相七电平变换器，但未能考虑拓扑中不同单元所享有的自由度的差异，更重要的是单相变换器整体阻断电压低，器件电压应力高，不利于在中压三相系统中应用。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供了一种新型有源钳位变流器，该装置是一种新型的三相七电平有源中点钳位多电平变流器，有足够数量的冗余工作模式，大幅度地简化了直流母线电容的均压控制；采用一种新型的基于目标波—状态矢量函数的多电平脉宽调制（PWM）算法，用于新拓扑的驱动脉冲的生成。

本发明采用的技术方案是，一种新型有源钳位变流器，包括三相七电平有源中点钳位变流器、两层复合均压控制策略、多电平 PWM算法。

所述的三相七电平有源中点钳位变流器，是在传统的三相Ｈ 桥三电平变流器各相 Ｈ 桥的正负极母线上嵌入两个半桥电力电子积木块得到的新的“次生”拓扑。

所述的两层复合均压控制策略，主要目标有量个：（1）直流母线总电压的瞬时值近似恒定；（2）使三个电容电压的瞬态值相等。

所述的多电平 PWM算法，是一种新型的基于目标波形—开关状态矢量函数的通用多电平 PWM算法，该方法通过叠加载波比较后的各路PWM信号获得目标波的归一化波形，运算消耗更少。并且可将调制的方式和驱动脉冲分配解耦，适合任意的调制方法应用与多电平拓扑，更重要的是能够将基于冗余模态交换的底层前馈均压控制器嵌入PWM算法之中。

本发明的有益效果是：本发明的新型有源钳位变流器，避免了传统中点钳位型变流器的中性点电压不平衡问题，具有较高的整体电压阻断能力，能够应用于中压系统；应用本发明的两层复合均压控制方案，可以有效抑制误差迭代效应和下层控制器对上层控制器的影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图 1 是本发明电路原理框图。

具体实施方式