五电平有源中点箝位型h桥变流器的制造方法_2

文档序号:9930782阅读:来源:国知局
、第六开关单元T16导通, 第一开关单元T11、第二开关单元T12、第四开关单元T14、第五开关单元T15关断,此开关组 合记为状态0L2。
[0033]实现输出电平为Vdc/2的开关组合为:第三开关单元T13、第四开关单元T14、第五 开关单元T15导通,第一开关单元Til、第二开关单元T12、第六开关单元T16关断,此开关组 合记为状态-1。
[0034]表1有源中点变流拓扑开关状态
[0036]本发明五电平有源中点箝位H桥变流器拓扑包含的开关状态如表2所示。表2所述 "输出电平"为输出端口 a、n间电平Van,Van = Va〇-Vn〇,"状态"表示两个桥臂输出电平的不 同组合方式,"Vao状态"为H桥第一桥臂电平,"Vno状态"为H桥第二桥臂电平。
[0037] 表2五电平ANPC/H变流器开关状态
[0039] 以下结合图3所示的单相H桥变流器结构,说明本发明五电平有源中点箝位H桥变 流器拓扑的四种切换模式及其相应的损耗分布:
[0040] (1)电平在Vdc与Vdc/2相互切换时,如开关状态表2所示,这种切换方式存在 2u1j、2el_2、2el_3和2-1_4四种电平切换类型,不同的电平切换方式对应的器件开 关损耗不同。
[0041] 切换方式2elJ,输出状态2切换到状态lj时,首先关断第十三开关单元T23,经 过一个死区时间之后开通第十二开关单元T22,若输出电流方向为从点a流向点n,此时第十 三开关单元T23和第十二二极管D22产生开关损耗,若电流方向相反,则第十三二极管D23和 第十二开关单元T22产生开关损耗。
[0042] 切换方式2-1_2,输出状态2切换到状态1_2时,首先关断第十五开关单元T25,然 后关断第十四开关单元T24,经过一个死区时间之后开通第十六开关单元T26,若输出电流 方向为从点a流向点n,此时第十四开关单元T24和第十六二极管D26产生开关损耗,若电流 方向相反,则第十四二极管D24和第十六开关单元T26产生开关损耗。
[0043] 切换方式Kl_3:,输出状态2切换到状态1_3时,首先关断第六开关单元T16,然后 关断第一开关单元T11,经过一个死区时间之后开通第五开关单元T15,若输出电流方向为 从点a流向点n,此时第六开关单元T16和第五二极管D15产生开关损耗,若电流方向相反,则 第六二极管D16和第五开关单元T15产生开关损耗。
[0044] 切换方式2h1_4,输出状态2切换到状态1_4时,首先关断第二开关单元T12,经过 一个死区时间之后开通第三开关单元T13,若输出电流方向为从点a流向点n,此时开关管第 二开关单元T12和第三二极管D13产生开关损耗,若电流方向相反,则第二二极管D12和第三 开关单元113产生开关损耗。
[0045] (2)电平在Vdc/2与0之间切换时,根据多电平逆变器切换原则,与每一个1电平状 态匹配的零电平状态只有三个,因此总共有12种切换方式:
[0046]第一至第三种切换方式:从电平状态1_1切换到三个零电平0_1、0_4和0_5状态。1_ 1- 0 j时,首先关断第六开关单元T16,然后关断第一开关单元T11,一个死区时间之后,开 通第五开关单元115,第一开关单元T11、第五二极管D15承受最大的开关损耗。1_1-0_4时, 首先关断第二开关单元T12,第一开关单元T11仍然处于开通状态,经过一个死区时间之后, 开通第三开关单元T13,第二开关单元T12、第三二极管D13产生最大的关断损耗。1_1-0_5 时,首先关断第十五开关单元T25,然后开通第十一开关单元T21,最后开通第十六开关单元 T26,第十一开关单元T21、第十五二极管D25产生主要的开关损耗。
[0047]第四到第六种切换方式:从电平状态1_2切换到三个零电平0_2、0_3和0_5状态。1_ 2- 0_2时,首先关断第二开关单元T12,第一开关单元T11仍然处于开通状态,经过一个死区 时间之后,开通第三开关单元T13,第二开关单元T12、第三二极管D13产生最大的关断损耗。 1_2-0_3时,首先关断第六开关单元T16,然后关断第一开关单元T11,一个死区时间之后, 开通第五开关单元T15,第一开关单元T11、第五二极管D15承受最大的开关损耗。1_2-0_5 时,首先关断第十三开关单元T23,然后开通第十二开关单元T22,第十二开关单元T22、第十 三二极管D23产生主要的开关损耗。
[0048]第七到第九种切换方式:从电平状态1_3切换到三个零电平0_1、0_3和0_6状态。1_ 3- 0_1时,首先关断第十三开关单元T23,第十四开关单元T24仍然处于开通状态,经过一个 死区时间之后,开通第十二开关单元T22,第十三开关单元T23、第十二二极管D22产生最大 的关断损耗。1_3-0_3时,首先关断第十五开关单元T25,然后关断第十四开关单元T24,一 个死区时间之后,开通第十六开关单元T26,第十四开关单元T24、第十六二极管D26承受最 大的开关损耗。1_3-0_6时,首先关断第二开关单元T12,然后开通第三开关单元T13,第二 开关单元112、第三二极管D13产生主要的开关损耗。
[0049] 第十到第十二种切换方式:从电平状态1_4切换到三个零电平0_2、0_4和0_6状态。 1_4-0_2时,首先关断第十五开关单元T25,然后关断第十四开关单元T24,一个死区时间之 后,开通第十六开关单元T26,第十四开关单元T24、第十六开关单元D26承受最大的开关损 耗。1_4-0_4时,首先关断第十三开关单元T23,第十四开关单元T24仍然处于开通状态,经 过一个死区时间之后,开通第十二开关单元T22,第十三开关单元T23、第十二二极管D22产 生最大的关断损耗。1_4-0_6时,首先关断第六开关单元T16,然后开通第四开关单元T14, 最后开通第五开关单元115,第四开关单元T14、第六二极管D16产生主要的开关损耗。
[0050] (3)电平在-Vdc/2与0之间切换时,根据多电平逆变器切换原则,与每一个1电平状 态匹配的零电平状态只有三个,因此总共有12种切换方式:
[00511 第一到第三种切换方式:从电平状态_1_1切换到三个零电平0_2、0_3和0_6状态。-1_1-0_2时,首先关断第五开关单元T15,然后关断第四开关单元T14,一个死区时间之后, 开通第六开关单元T16,第四开关单元T14、第六二极管D16承受最大的开关损耗。-1_1-0_3 时,首先关断第三开关单元T13,第四开关单元T14仍然处于开通状态,经过一个死区时间之 后,开通第二开关单元T12,第三开关单元T13、第二二极管D12产生最大的关断损耗。-- 0_6时,首先关断第十六开关单元T26,然后开通第十四开关单元T24,最后开通第十五开关 单元T25,第十四开关单元T24、第十六二极管D26产生主要的开关损耗。
[0052] 第四到第六种切换方式:从电平状态_1_2切换到三个零电平0_1、0_4和0_6状态。-1_2-0_1时,首先关断第三开关单元T13,第四开关单元T14仍然处于开通状态,经过一个死 区时间之后,开通第二开关单元T12,第三开关单元T13、第二二极管D12产生最大的关断损 耗。_1_2-0_4时,首先关断第五开关单元T15,然后关断第四开关单元T14,一个死区时间之 后,开通第六开关单元T16,第五开关单元T15、第六二极管D16承受最大的开关损耗。1_2- 〇_6时,首先关断第十二开关单元T22,然后开通第十三开关单元T23,第十三开关单元T23、 第十二二极管D22产生主要的开关损耗。
[0053] 第七到第九种切换方式:从电平状态_1_3切换到三个零电平0_2、0_4和0_5状态。-1_3-0_2时,首先关断第十二开关单元T22,第十一开关单元T21仍然处于开通状态,经过一 个死区时间之后,开通第十三开关单元T23,第十二开关单元T22、第十三二极管D23产生最 大的关断损耗。-1_3-0_4时,首先关断第十六开关单元T26,然后关断第十一开关单元T21, 一个死区时间之后,开通第十五开关单元T25,第十一开关单元T21、第十五二极管D25承受 最大的开关损耗。_1_3-0_5时,首先关断第三开关单元T13,然后开通第二开关单元T12,第 三开关单元113、第二二极管D12产生主要的开关损耗。
[0054]第十到第十二种切换方式:从电平状态_1_4切换到三个零电平0_1、0_3和0_5状 态。_1_4-0_1时,首先关断第十六开关单元T26,然后关断第十一开关单元T21,一个死区时 间之后,开通第十五开关单元T25,第十一开关单元T21、第十五二极管D25承受最大的开关 损耗。_1_4-0_3时,首先关断第十二开关单元T22,第十一开关单元T21仍然处于开通状态, 经过一个死区时间之后,开通第十三开关单元T23,第十二开关单元T22、第一二极管D23产 生最大的关断损耗。_1_4-0_5时,首先关断第五开关单元T15,然后开通第一开关单元T11, 最后开通第六开关单元116,第一开关单元T11、第五二极管D15产生主要的开关损耗。
[0055] (4)电平在-Vdc与-Vdc/2相互切换时,由开关状态表2中可以发现这种切换方式存 在-2m-1_1、-2m-1_2、-20-1_3和-2^-1_4四种电平切换类型,不同的电平切换方式对应
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