[发明专利]可主动平衡中性点钳位电压的三电平三相电源变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及可变速驱动电动机的逆变器、伺服驱动器等电力转换装置、作为连接系统的电力转换装置之一的三电平中性点钳位式PWM（脉宽调制）逆变器装置、以及在该三电平中性点钳位式PWM逆变器装置中使用的、控制正母线和负母线之间串联连接的两个电容器间中性点电压(电流)平衡装置。

背景技术

如图1是表示三电平中性点钳位式PWM逆变器装置的主电路结构的电路图。 三电平中性点钳位式PWM逆变器装置由2个电容器7、3相的输出端子UVW、12个开关元件以及18个二极管9构成。在这种三电平中性点钳位式PWM逆变器装置中，使开关元件8₁、8₂导通时，各相的输出端子和与P点连接的正母线连接，各相的输出电压变为高电平。使开关元件8₂、8₃导通时，各相的输出端子与中性点C点连接，各相的输出相电压变成高电平和低电平中间的中间电平（中性点电压）。使开关元件8₃、8₄导通时，各相的输出端子和与N点连接的负母线连接，各相的输出相电压变成低电平。在三电平中性点钳位式PWM逆变器装置中，一般以上的3种模式为基本切换各开关元件8，驱动3相负载。

在这种三电平中性点钳位式PWM逆变器装置中，利用电容器7的分压得到中性点电压，但是该中性点电压随着供给给负载的电流而变动。中性点电压变动时，过电压作用于电容器7，可能会导致电容器7的寿命降低或损坏。因此，在三电平中性点钳位式PWM的逆变器装置中，需要进行用于抑制中性点电压的变动的中性点电位的控制。

以往，在如上述构成的中性点钳位式PWM逆变器装置的中性点电压控制中，作为PWM脉冲产生方法使用双极性调制、单极性调制，通过电压指令的增减，控制流向中性线的电流。

中国专利公开号CN 100334801C,公开日2007年8月29日，发明创造的名称为中性点钳位式脉宽调制逆变器装置，该申请案公开了根据正母线、负母线以及中性线分别与3相的相输出端子连接的3相输出电压的时间的计算值和在该状态下的所述的中性点预测电流值之积的第一个计算值、处于3相的相输出端子中的2个与正母线或中性线连接而剩下的1个与所述中性线或负母线连接点状态1及相反的状态2的3相输出电压的时间的计算值与在该状态1及2的所述中性线预测电流值之积的第二及第三计算值，决定PWM周期中的状态1和2的时间比率，使得流向中性线的电流接近零，或使3相输出电压的中性线的电位接近正母线电压和负母线电压的正中间的电压。其不足之处在于在控制中性线电流时，采用改变电压矢量的比率的方法，将造成输出的线电压和部分共模电压部分退化为与二电平PWM逆变器的输出的线电压和共模电压相同，不仅带来了控制上的复杂性，而且会产生较多的谐波和较强的电磁干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相中性点钳位式PWM逆变器装置，可以高效率地抑制中性点电压的变动， 并且三相中性点钳位式PWM逆变器装置可以按照正常开关信号模式控制，无需为抑制中性点电压波动而改变电压矢量比率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种三相中性点钳位式PWM逆变器装置，该三相中性点钳位式PWM逆变器装置由二部分装置构成，第一部分装置为三相中性点钳位式PWM逆变器装置，第二部分装置为抑制中性点电压偏移的装置，所述的第二部分装置通过串联电感与所述的第一部分装置的中性点连接。其中所述的三相中性点钳位式PWM逆变器装置具有正母线、负母线以及中性线，分为3相设有中性点钳位式PWM逆变器，各中性点钳位式PWM逆变器在正母线和相输出端子及负母线和相输出端子之间分别串联连接第一个和第二个开关元件及第三和第四开关元件，而且所述第一和所述第二开关元件的连接点及所述的第三和所述的第四开关元件的连接点分别经由钳位元件与所述中性点连接，在所述的正母线和所述的中性点之间及所述的负母线和所述的中性点之间分别串联连接第一个电容器及第二个电容器，其中所述的抑制中性点电压偏移的装置具有正母线、负母线以及中性线，在所述的正母线和所述的中性点之间及所述的负母线和所述的中性点之间分别串联第五个开关元件和第六个开关元件，所述的第五个开关元件和第六个开关元件分别并联续流二极管，且所述的第五个开关元件与所述的第六个开关元件中间点与所述的三相中性点钳位式PWM逆变器装置通过一个电感器串联连接。