[发明专利]一种有源钳位三电平逆变电路及其控制方法

说明书

本公开提供了一种有源钳位三电平逆变电路及控制方法，包括三电平逆变器主电路，主电路包括开关管T1～T6，每个开关管都反并联一个二极管，开关管T1的第一端接母线正极，开关管T4的第二端接母线负极，开关管T1的第二端接开关管T2、T5的第一端，开关管T4的第一端接开关管T3、T6的第二端，开关管T5的第二端、开关管T6的第一端均接入母线中点，开关管T2的第二端、开关管T3的第一端连接在一起形成桥臂端；开关管T1和T4由Si IGBT构成；开关管T2、T3、T5和T6由SiC MOSFET构成。本公开在不大幅修改电路结构的基础上，通过较为简单的换流过程，就可以降低开关损耗。

技术领域

本公开属于逆变电路技术领域，具体涉及一种有源钳位三电平逆变电路及其控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

大功率多电平逆变器近年来在实际工业生产中得到越来越广泛的应用。对于多电平逆变器的结构设计和改进也越来越多，进一步提升了多电平逆变器输出容量、输出电压、电流谐波含量等方面的性能。

但据发明人了解，目前有源钳位三电平逆变电路的改进点，主要集中于增加电路复杂度，例如增加分压单元、辅助谐振换流电路、滤波电路等，或者复杂化控制过程，均给电路增加了成本和开关损耗，并不利于逆变器的实际应用。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种有源钳位三电平逆变电路及其控制方法，本公开在不大幅修改电路结构的基础上，通过较为简单的换流过程，就可以降低开关损耗。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种有源钳位三电平逆变电路，包括三电平逆变器主电路，所述主电路包括开关管T1～T6，每个开关管都反并联一个二极管，开关管T1的第一端接母线正极，开关管T4的第二端接母线负极，开关管T1的第二端接开关管T2、T5的第一端，开关管T4的第一端接开关管T3、T6的第二端，开关管T5的第二端、开关管T6的第一端均接入母线中点，开关管T2的第二端、开关管T3的第一端连接在一起形成桥臂端；

所述开关管T1和T4由Si IGBT构成；

所述开关管T2、T3、T5和T6由SiC MOSFET构成。

作为可选择的实施方式，所述母线正极和母线中点之间连接有第一电容。

作为可选择的实施方式，所述母线负极和母线中点之间连接有第二电容。

基于上述有源钳位三电平逆变电路的控制方法，包括：

在换流控制中，硬开关损耗只存在于开关管T2和T3上；

在非过渡态的零状态时，开关管T5和T2、T6和T3均导通，电流通过两条并联回路流过。

在换流控制中，硬开关损耗只存在于两个外管上；

在零状态时，四个内管均导通，电流通过两条并联回路流过。

进一步的，正半周期P状态和零状态的换流过程为：

电路处于P状态，T1，T2，T6导通，电流通过T1和T2流出；T6没有电流流过，随后，T2关断，进入死区，T3的反并联二极管D3自然导通，电流通过T6和D3续流；

电路处于OL状态时，T3零电压导通，电流通过T6和T3流过；随后，电路处于死区状态，T1零电流关断，电流依然通过T6和T3流过；电路处于死区OUL状态时，T2和T5零电压导通，电流通过T5和T2、T6和T3两条并联回路流过。

进一步的，负半周期N状态和零状态的切换过程为：