[发明专利]一种三电平逆变器及其驱动控制方法、系统

说明书

技术领域

本发明属于电子电路设计技术领域，尤其涉及一种三电平逆变器及其驱动控制方法、系统。

背景技术

多电平逆变器广泛应用于中高压大功率场合，其建立在三电平逆变器基础上，按照类似三电平逆变器的结构拓扑而成。如图1示出了一种二极管中点钳位型三电平逆变器的电路。

该三电平逆变器包括分压电容C1、分压定容C2、作为开关管的N型金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)Q1、作为开关管的N型金氧半场效晶体管Q2、作为开关管的N型金氧半场效晶体管Q3、作为开关管的N型金氧半场效晶体管Q4、钳位二极管D5、钳位二极管D6、与开关管Q1反并联的续流二极管D1、与开关管Q2反并联的续流二极管D2、与开关管Q3反并联的续流二极管D3、与开关管Q4反并联的续流二极管D4、滤波电感L和滤波电容C3。其中，分压电容C1和分压电容C2串联在电源Vin两端；N型金氧半场效晶体管Q1的源极连接N型金氧半场效晶体管Q2的漏极，N型金氧半场效晶体管Q2的源极连接N型金氧半场效晶体管Q3的漏极，N型金氧半场效晶体管Q3的源极连接N型金氧半场效晶体管Q4的漏极，N型金氧半场效晶体管Q1的漏极连接电源Vin的正极，N型金氧半场效晶体管Q4的源极连接电源Vin的负极；N型金氧半场效晶体管Q1的源极连接二极管D5的阴极，二极管D5的阳极连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接N型金氧半场效晶体管Q3的源极；二极管D5的阳极同时连接电容C1的与电容C2连接的一端，并顺次通过滤波电容C3和滤波电感L连接N型金氧半场效晶体管Q2源极。利用不同的脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)信号分别驱动N型金氧半场效晶体管Q1的栅极、N型金氧半场效晶体管Q2的栅极、N型金氧半场效晶体管Q3的栅极以及N型金氧半场效晶体管Q4的栅极，从而实现该三电平逆变器的逆变过程。

现有技术提供的三电平逆变器的驱动控制方法包括以下步骤：生成第一驱动信号PWM1和第二驱动信号PWM2并输出，第一驱动信号PWM1与第二驱动信号PWM2互补且间隔有死区时间Td，死区时间Td是为了避免三电平逆变器的桥臂短路而出现器件损坏；生成过零切换信号EN并输出；根据输出的过零切换信号EN、第一驱动信号PWM1和第二驱动信号PWM2生成开关管Q1的驱动信号Q1PWM、开关管Q2的驱动信号Q2PWM、开关管Q3的驱动信号Q3PWM以及开关管Q4的驱动信号Q4PWM，且满足：当过零切换信号EN＝0时，驱动信号Q1PWM＝PWM1，驱动信号Q2PWM＝1，驱动信号Q3PWM＝PWM2，驱动信号Q4PWM＝0；当过零切换信号EN＝1时，驱动信号Q1PWM＝0，驱动信号Q2PWM＝PWM2，驱动信号Q3PWM＝1，驱动信号Q4PWM＝PWM1。

由于过零切换信号EN与第一驱动信号PWM1和第二驱动信号PWM2是独立生成的，因此在一个开关周期内，过零切换信号EN的过零时刻可能发生在四个不同的区间：

区间1，过零切换信号EN的过零时刻发生在第一驱动信号PWM1到第二驱动信号PWM2的死区时间Td内，如图2所示。此时，驱动信号Q2PWM、驱动信号Q3PWM以及驱动信号Q4PWM可能出现同时导通的情况，造成桥臂的短路。

区间2，过零切换信号EN的过零时刻发生在第二驱动信号PWM2为高电平时，如图3所示。此时，死区时间获得保证，不会出现桥臂短路的现象。

区间3，过零切换信号EN的过零时刻发生在第二驱动信号PWM2到第一驱动信号PWM1的死区时间Td内，如图4所示。此时，驱动信号Q1PWM、驱动信号Q2PWM以及驱动信号Q3PWM可能出现同时导通的情况，造成桥臂的短路。

区间4，过零切换信号EN的过零时刻发生在第一驱动信号PWM1为高电平时，如图5所示。此时，驱动信号Q1PWM、驱动信号Q2PWM、驱动信号Q3PWM以及驱动信号Q4PWM可能出现同时导通的情况，造成桥臂的短路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三电平逆变器的驱动控制方法，旨在解决现有技术提供的三电平逆变器的驱动控制方法中，由于过零切换信号EN与第一驱动信号PWM1和第二驱动信号PWM2独立生成，无法保证死区时间，可能造成桥臂短路的问题。

本发明是这样实现的，一种三电平逆变器的驱动控制方法，所述方法包括以下步骤：

生成第一驱动信号和第二驱动信号并发送，生成过零切换信号并发送；