[发明专利]一种飞跨电容型三电平逆变装置的控制方法

摘要

本发明公开了一种应用改进载波层叠PWM方法的飞跨电容型三电平逆变装置的控制方法，得出逆变器控制所需的“1”、“0”、“‐1”状态，利用飞跨电容开关状态冗余特性，增加零电平向量选择环节，设定初值后合理分配零电平向量状态“0+”、“0‐”，通过这两种零电平状态的切换，控制平衡飞跨电容电压。本发明具有更低的线电压谐波，更有利于逆变器并网运行；灵活度大，实现简单，对硬件要求低；增加零电平选择环节，可以人为控制飞跨电容上的电压平衡，具有更好的控制性能；利用飞跨电容代替了复杂的钳位二极管，减少了器件数目，可以对有功和无功功率进行解耦控制，有利于逆变器并网，容易推广到更高电平应用。

主权项

一种飞跨电容型三电平逆变装置的控制方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：步骤①、逆变控制模块设定飞跨电容型三电平逆变装置输出电平状态及开关组合状态，当飞跨电容型三电平逆变装置的输出电压为+V_dc/2，0，‑V_dc/2时（V_dc为直流电源电压），分别定义逆变装置对应输出为“1”，“0”，“‑1”电平状态：当输出为“1”电平状态时，第一功率开关管S_a1至第四功率开关管S_a4开关状态为1100；当输出为“0”电平状态时分为两种：“0+”电平状态，第一功率开关管S_a1至第四功率开关管S_a4开关状态为1010；“0‑”电平状态，第一功率开关管S_a1至第四功率开关管S_a4开关状态为0101；当输出为“‑1”电平状态时，第一功率开关管S_a1至第四功率开关管S_a4开关状态为0011；其中，1和0分别表示闭合开关和关断开关；步骤②、逆变控制模块根据上位机给定的载波频率F1，产生幅值为1且恒定的双层三角载波；逆变控制模块根据上位机给定的所述的飞跨电容型三电平逆变装置输出侧电压幅值及频率要求，产生恒定的正弦调制波，其频率为F2；步骤③、逆变控制模块根据载波频率F1及调制波频率F2，计算预设参数K，具体过程为：首先计算单个调制周期中“0”电平出现次数n=F1/F2+1：当n为偶数时，K=n;当n为奇数时，K=(n‑3)/2；步骤④、逆变控制模块利用载波同相层叠方法，将步骤②得到的正弦调制波与双层三角载波进行比较，产生4个功率开关管开关信号，具体方法如下：当正弦调制波的幅值比上层三角载波的幅值大时，四个功率管开关状态为1100，即第一功率开关管S_a1、第二功率开关管S_a2闭合，第三功率开关管S_a3、第四功率开关管S_a4关断，逆变器输出“1”电平状态；当正弦调制波的幅值比下层三角载波的幅值小时，四个功率管开关状态为0011，即第一功率开关管S_a1、第二功率开关管S_a2关断，第三功率开关管S_a3、第四功率开关管S_a4闭合，逆变器输出“‑1”电平状态；当正弦调制波幅值介于上下层三角载波幅值之间时，逆变器应输出“0”电平状态，四个功率管开关状态计算方法如下：根据初始开关信号，记录0电平计数个数M，将M与预设参数K相模：当模值小于等于K/2‑1时，开关状态为1010，即第一功率开关管S_a1、第三功率开关管S_a3闭合，第二功率开关管S_a2、第四功率开关管S_a4关断，逆变装置输出“0+”状态；当模值大于K/2‑1时，开关状态为0101，即第一功率开关管S_a1、第三功率开关管S_a3关断，第二功率开关管S_a2、第四功率开关管S_a4闭合，逆变装置输出“0‑”状态；步骤⑤、根据步骤④产生的开关信号，逆变控制模块将信号发送给各功率开关管，并驱动各功率开关管的开通和关断；步骤⑥、重复执行步骤④～步骤⑤，保证稳定的正弦波输出。