[发明专利]有源中点钳位型三电平变换器及其操作方法和控制装置

说明书

本公开涉及一种有源中点钳位型三电平变换器及其操作方法和控制装置。该有源中点钳位型三电平变换器包括至少一个桥臂和控制装置，每个桥臂都包括多个输入端子、输出端子以及连接在多个输入端子和输出端子之间的多个开关，多个输入端子包括第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子，多个开关包括第一外开关、第一内开关、第一钳位开关、第二外开关、第二内开关、第二钳位开关。该操作方法包括将桥臂从输出第一电平的第一状态改变为输出第二电平的第二状态的步骤。

技术领域

本公开涉及电能变换领域，特别涉及一种有源中点钳位型三电平变换器、操作方法和控制装置。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，多电平逆变器被广泛应用于各种电能变换领域，例如，光伏发电系统、电机驱动系统、柔性输电系统等。相对于传统的两电平逆变器，多电平逆变器具有输出电压谐波含量低、功率开关电压应力低、EMI噪声低等优点。传统的多电平变换器可以分为三种类型：中点钳位型多电平变换器、飞跨电容型多电平变换器和H桥级联型多电平变换器。由于中点钳位型多电平变换器的拓扑和控制策略较为简单，因此中点钳位型多电平变换器是应用最为广泛的一种。

有源中点钳位型多电平变换器是基于传统的中点钳位型多电平变换器改进后的拓扑。有源中点钳位型多电平变换器使用有源开关器件反向并联在传统中点钳位型三电平电路的钳位二极管两端，因此，相比于传统的中点钳位型多电平变换器，有源中点钳位型多电平变换器具有更多开关状态的组合，从而可以实现更好的电路性能。

在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种用于操作有源中点钳位型三电平变换器的方法，有源中点钳位型三电平变换器包括至少一个桥臂，每个桥臂都包括多个输入端子、一个输出端子以及连接在多个输入端子和输出端子之间的多个开关，多个输入端子包括第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子，多个开关包括第一外开关、第一内开关、第二内开关、第二外开关、第一钳位开关、第二钳位开关，其中，第一外开关、第一内开关、第二内开关、第二外开关依次串联连接，第一外开关的一端连接到第一输入端子，第一外开关的另一端连接到第一内开关，第一钳位开关的一端连接到第二输入端子，第一钳位开关的另一端连接到第一外开关与第一内开关的连接点，第二外开关的一端连接到第三输入端子，第二外开关的另一端连接到第二内开关，第二钳位开关的一端连接到第二输入端子，第二钳位开关的另一端连接到第二外开关与第二内开关的连接点，输出端子连接到第一内开关与第二内开关的连接点，该方法包括将桥臂从输出第一电平的第一状态改变为输出第二电平的第二状态的步骤，其中第一电平高于第二电平，步骤包括：将桥臂从第一状态切换到第一过渡状态，其中，在第一状态中，第一外开关和第一内开关开通，桥臂中的其它开关关断，在第一过渡状态中，第一内开关开通，桥臂中的其它开关关断；将桥臂从第一过渡状态切换到第二过渡状态，其中，在第二过渡状态中，第一内开关和第一钳位开关开通，桥臂中的其它开关关断；将桥臂从第二过渡状态切换到第二状态，在第二状态中，第一内开关、第二内开关、第一钳位开关和第二钳位开关开通，桥臂中的其它开关关断。