一种飞跨电容型五电平逆变装置的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用改进载波层叠PWM方法的飞跨电容型五电平逆变装置的控制方法，得出逆变器控制所需的“2”、“1”、“0”、“-1”、“-2”状态，利用飞跨电容开关状态冗余特性，增加电平向量选择环节，设定初值后合理分配电平向量状态，通过几种电平状态的切换，控制平衡飞跨电容电压。将改进的载波层叠PWM方法应用于飞跨电容型五电平逆变电路，相比传统载波移相PWM方法，灵活度大，实现简单，线电压谐波大大降低。
【专利说明】一种飞跨电容型五电平逆变装置的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及并网发电用逆变器【技术领域】，具体是一种飞跨电容型五电平逆变装置的控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来，多电平逆变器在高压大功率领域应用越来越多，现在应用较为成熟的主要有三种拓扑结构:二极管钳位型、级联型和飞跨电容型。二极管钳位型多电平逆变器拓扑有直流母线侧各电容电压均压困难和电压应力不均匀等缺点。级联型多电平逆变器拓扑在需提供有功功率场合，需要多个独立直流电源且不共地。飞跨电容型多电平逆变器拓扑和其他两种相比，利用电容钳位，克服了二极管钳位型逆变器的固有缺陷；利用一个直流电源，克服了级联型逆变器的多电源缺陷；并有大量的冗余开关状态，具有更容易向多电平发展的优良特点。
[0003]多电平脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)技术是多电平逆变器研究的核心技术。多电平逆变器脉宽调制技术的原理是用正弦波作为调制波，以恒定频率的三角波为载波，由于三角波的上下宽度是线性变化的，通过正弦调制波与三角波进行比较，可以得到一组幅值相等而宽度正比于正弦波的矩形脉冲序列，用开关量取代模拟量，并通过逆变开关管的通断控制，把直流电能变换成多电平PWM交流电能。
[0004]PWM调制的控制目的主要有两个:
[0005]一、对输出电 压的控制；
[0006]二、对多电平逆变器自身运行状态的控制。
[0007]PWM调制技术包括载波PWM方法和空间矢量PWM方法。如下所示:
[0008]
【权利要求】
1.一种飞跨电容型五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五电平逆变装置输出电平状态及开关组合状态，当飞跨电容型五电平逆变装置的输出电压为+Vdc;/2，+Vdc/4,0, -Vdc/4, -Vdc/2时，分别定义逆变装置对应输出为电平状态，其开关组合状态具体如下所示，“I”代表闭合此开关，“O”代表关断此开关: 当逆变装置输出为“2”电平状态，第一功率开关管Sal至第八功率开关管Sa8开关状态为 11110000 ； 当逆变装置输出为“I”电平状态，第一功率开关管Sal至第八功率开关管Sa8开关状态为 11101000、01110001、10110010 或 11010100 ； 当逆变装置输出为“O”电平状态，分为两种，“0+”电平状态，第一功率开关管Sal至第八功率开关管Sa8开关状态为00110011，10010110或01010101 ;“0-，，电平状态，第一功率开关管Sal至第八功率开关管Sa8开关状态为11001100，01101001或10101010 ； 当逆变装置输出为“-1”电平状态，第一功率开关管Sal至第八功率开关管Sa8开关状态为 10001110,01001101,00101011 或00010111 ； 当逆变装置输出为“_2”电平状态，第一功率开关管Sal至第八功率开关管Sa8开关状态为 00001111 ； 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0.5且恒定的四层三角载波； 逆变控制模块根据上位 机给定的所述的飞跨电容型五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，频率为F2 ； 步骤③、逆变控制模块根据载波频率Fl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“O”电平出现次数n=Fl/F2+l: 当η为偶数时，Κ=η; 当η为奇数时，K= (η-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四层三角载波进行比较，产生八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第一层三角载波的幅值大时，八个功率开关管状态为。11110000，逆变器输出“2”电平状态； 当正弦调制波幅值介于第一、二层三角载波幅值之间时，八个功率开关管状态为。11101000、01110001、10110010或11010100,四个电压向量各作用1/2调制波周期，交替循环，逆变器输出“I”电平状态； 当正弦调制波幅值介于第二、三层三角载波幅值之间时，逆变器输出“O”电平状态，八个功率管开关状态计算方法如下: 根据初始开关信号，记录“O”电平计数个数Μ，将M与预设参数K相模: 当模值小于等于Κ/2-1时，八个功率开关管状态为00110011、10010110或01010101，三个电压向量各作用I个调制波周期，交替循环，逆变装置输出“0+”状态； 当模值大于κ/2-1时，八个功率开关管状态为11001100、10101010或01101001，三个电压向量各作用I个调制波周期，交替循环，逆变装置输出“O-”状态；当正弦调制波幅值介于第三、四层三角载波幅值之间时，八个功率开关管状态为.10001110、01001101、00101011或00010111，四个电压向量各作用1/2调制波周期，交替循环，逆变器输出“-1”电平状态； 当正弦调制波的幅值比第四层三角载波幅值小时，八个功率开关管状态为00001111，逆变器输出“_2”电平状态； 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。
【文档编号】H02M7/5387GK103872937SQ201410125395
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】王琨, 冯琳, 李国杰, 江秀臣, 汪可友, 韩蓓, 杭丽君 申请人:上海交通大学