[发明专利]一种混合箝位型三电平H桥逆变器的驱动信号时序方法

说明书

一种混合箝位型三电平H桥逆变器的驱动信号时序方法，逆变器包括两个母线电容组，两个母线电容组串联；驱动信号时序过程中所述逆变器用于输出脉宽调制波，在每个调制波周期内，逆变器在输出电压过零点附近的若干载波周期内仅有一个母线电容组接入负载进行充放电，同一母线电容组的充电时刻和放电时刻在时间轴上相对于过零点对称；输出电压下降段的过零点为第一过零点，电压上升段的过零点为第二过零点，第一母线电容组接入负载进行充放电的时刻和第二母线电容组接入负载进行充放电的时刻分别位于第一过零点处和第二过零点处或反之；第一母线电容组单独接入负载进行充放电的总时间与第二母线电容组单独接入负载进行充放电的总时间相等。

技术领域

本发明涉及一种H桥逆变器的驱动信号时序方法，特别是涉及一种混合箝位型三电平H桥逆变器的驱动信号时序方法，涉及电力电子变换器技术领域。

背景技术

三电平逆变器具有开关管电压应力低、滤波器小等特点，目前在电源变换器、电机驱动器等场合得到了较为广泛的应用。按照拓扑结构不同，三电平逆变器主要分为二极管钳位型、飞跨电容钳位型以及混合钳位型三种。其中，混合钳位型三电平逆变器结合了二极管钳位型与飞跨电容钳位型的优点，能很好的解决逆变器中所有开关管的电压应力问题，且具有较高的可靠性。

图1为混合钳位型三电平H桥逆变器的拓扑结构，其中C₁、C₂为直流母线电容、C_x1、C_x2为飞跨电容。为了保证该逆变器的可靠运行，直流母线上的电容必须均压，即C₁和C₂上的电压要相等。然而，在实际应用中，由于控制电路或驱动电路总有微小差异，开关管的导通时间不可能完全相等。并且，图中各个开关管的导通压降、开关特性以及寄生参数也不可能完全一致。如此一来，C₁、C₂上的电压将不相等，从而导致开关管电压应力不相等，三电平波形也会不对称。严重的话，将会造成开关管击穿，设备损坏。

为使混合箝位型三电平逆变器的母线电容电压能够均衡，目前主要有两类方法。第一类方法是通过选取特定的开关矢量序列和/或改变开关管的占空比，使不同母线电容器充放电的时间不相等，具体来说就是电压低的电容器少放电、多充电，而电压高的电容器多放电、少充电。这类方法会导致控制算法非常复杂，从而增加了控制难度。第二类方法是利用飞跨电容（如图1中的C_x1、C_x2），使其参与母线电容的充放电过程，从而实现母线电容的均压，这类方法对飞跨电容的容量会有较高的要求，会使设备的可靠性降低。上述用于混合钳位型三电平逆变器的母线电容均压方法都过于复杂，实用性并不强。

发明内容

本发明提供一种混合箝位型三电平H桥逆变器的驱动信号时序方法，该方法使这类逆变器在连接变压器或者电机负载时，可以利用变压器或者电机的绕组实现母线电容的均压。

本发明提供一种混合箝位型三电平H桥逆变器的驱动信号时序方法，所述驱动信号时序方法应用于逆变器上，所述逆变器包括两个母线电容组，每个电容组为单个电容或者由若干个电容经串联或并联组成，所述两个母线电容组串联；

所述驱动信号时序过程中所述逆变器用于输出脉宽调制波，在所述每个调制波周期内，所述逆变器在输出电压过零点附近的若干载波周期内仅有一个母线电容组接入负载进行充放电，所述同一母线电容组的充电时刻和放电时刻在时间轴上相对于过零点对称；

所述输出电压下降段的过零点为第一过零点，所述电压上升段的过零点为第二过零点，所述第一母线电容组接入负载进行充放电的时刻和所述第二母线电容组接入负载进行充放电的时刻分别位于第一过零点处和第二过零点处或反之；

所述第一母线电容组单独接入负载进行充放电的总时间与所述第二母线电容组单独接入负载进行充放电的总时间相等。