混合三电平ANPC电路的开关切换方法及装置与流程

本发明涉及电子电路，尤其涉及一种混合三电平anpc电路的开关切换方法及装置。

背景技术：

1、三电平中点钳位式(neutral point clamped，npc)目前已广泛应用于风力发电和光伏并网逆变器，随着常用的硅基功率器件逐渐逼近其理论极限，基于硅基绝缘栅双极型晶体管的多电平变换器性能已很难进一步提升。以碳化硅基金属氧化物半导体场效应晶体管为代表的高性能宽禁带器件受高价格制约，仍未实现大规模应用。因此基于碳化硅和硅器件混合的三电平有源中点钳位式(active neutral point clamped，anpc)变换器是高性能低成本优选方案。

2、现有的混合三电平anpc电路的调制技术，在低电压穿越时，由于需要提供满容量的无功功率，碳化硅基金属氧化物半导体场效应晶体管和内侧硅基绝缘栅双极型晶体管的导通损耗将大幅上升，并且内侧硅基绝缘栅双极型晶体管与其反并联二极管的损耗分布极其不均，会造成瞬时热冲击过大，装置可靠性降低。

技术实现思路

1、本发明提供一种混合三电平anpc电路的开关切换方法及装置，用以降低导通损耗，提高混合三电平anpc电路的可靠性。

2、本发明提供一种混合三电平anpc电路的开关切换方法，包括：

3、在执行开关切换流程的过程中，在混合三电平anpc电路的开关组切换至所述开关切换流程的中间状态时，从所述中间状态切换至过渡状态后，再从所述过渡状态切换回所述中间状态，并继续执行所述开关切换流程；

4、其中，所述过渡状态用于控制所述混合三电平anpc电路中保持双电流通路。

5、根据本发明提供的一种混合三电平anpc电路的开关切换方法，所述在执行开关切换流程的过程中，在混合三电平anpc电路的开关组切换至所述开关切换流程的中间状态时，从所述中间状态切换至过渡状态后，再从所述过渡状态切换回所述中间状态，并继续执行所述开关切换流程，包括：

6、在混合三电平anpc电路处于第一换流状态的情况下，在执行所述第一换流状态对应的开关切换流程的过程中，在混合三电平anpc电路的开关组切换至所述第一换流状态对应的开关切换流程的中间状态时，从所述第一换流状态对应的开关切换流程的中间状态切换至所述过渡状态后，再从所述过渡状态切换回所述第一换流状态对应的开关切换流程的中间状态，并继续执行所述第一换流状态对应的开关切换流程；

7、在混合三电平anpc电路处于第二换流状态的情况下，在执行所述第二换流状态对应的开关切换流程的过程中，在混合三电平anpc电路的开关组切换至所述第二换流状态对应的开关切换流程的中间状态时，从所述第二换流状态对应的开关切换流程的中间状态切换至所述过渡状态后，再从所述过渡状态切换回所述第二换流状态对应的开关切换流程的中间状态，并继续执行所述第二换流状态对应的开关切换流程；

8、其中，所述第一换流状态为所述混合三电平anpc电路的参考电压大于或等于0的状态，所述第二换流状态为所述混合三电平anpc电路的参考电压小于0的状态。

9、根据本发明提供的一种混合三电平anpc电路的开关切换方法，所述过渡状态为：第一开关和第四开关关断，第二开关、第三开关、第五开关和第六开关导通；

10、其中，所述混合三电平anpc电路的上桥臂由所述第一开关、所述第二开关和所述第五开关相连组成，所述混合三电平anpc电路的下桥臂由所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关相连组成，所述第一开关连接所述混合三电平anpc电路所连接的直流网络的正极端，所述第四开关连接所述直流网络的负极端，所述第五开关和所述第六开关的连接点连接所述直流网络的中性端，所述第二开关和第三开关的连接点连接交流网络。

11、根据本发明提供的一种混合三电平anpc电路的开关切换方法，所述第二换流状态对应的开关切换流程中包括n1状态和p2状态，所述第二换流状态对应的开关切换流程的中间状态为所述p2状态，n1状态为：第一开关、第四开关和第五开关关断，第二开关、第三开关和第六开关导通；p2状态为：第一开关、第三开关和第六开关关断，第二开关、第四开关和第五开关导通；

12、所述在混合三电平anpc电路的开关组切换至所述第二换流状态对应的开关切换流程的中间状态时，从所述第二换流状态对应的开关切换流程的中间状态切换至所述过渡状态后，再从所述过渡状态切换回所述第二换流状态对应的开关切换流程的中间状态，并继续执行所述第二换流状态对应的开关切换流程，包括：

13、控制第六开关关断，在经过第一预设时间段后，控制第五开关导通，实现从n1状态切换至所述p2状态；

14、控制第四开关关断，在经过第二预设时间段后，控制第三开关和第六开关导通，实现从所述p2状态切换至过渡状态；

15、控制第三开关和第六开关关断，在经过第三预设时间段后，控制第四开关导通，实现从所述过渡状态切换回p2状态；

16、控制第五开关关断，在经过第四预设时间段后，控制第六开关导通，实现从所述p2状态切换至所述n1状态。

17、根据本发明提供的一种混合三电平anpc电路的开关切换方法，所述第一换流状态对应的开关切换流程中包括n2状态和p3状态，所述第一换流状态对应的开关切换流程的中间状态为所述n2状态，n2状态为：第二开关、第四开关和第五开关关断，第一开关、第三开关和第六开关导通；p3状态为：第二开关、第四开关和第六开关关断，第一开关、第三开关和第五开关导通；

18、所述在执行所述第一换流状态对应的开关切换流程的过程中，在混合三电平anpc电路的开关组切换至所述第一换流状态对应的开关切换流程的中间状态时，从所述第一换流状态对应的开关切换流程的中间状态切换至所述过渡状态后，再从所述过渡状态切换回所述第一换流状态对应的开关切换流程的中间状态，并继续执行所述第一换流状态对应的开关切换流程，包括：

19、控制第五开关关断，在经过第五预设时间段后，控制第六开关导通，实现从p3状态切换至所述n2状态；

20、控制第一开关关断，在经过第六预设时间段后，控制第二开关和第五开关导通，实现从所述n2状态切换至过渡状态；

21、控制第二开关和第五开关关断，在经过第七预设时间段后，控制第一开关导通，实现从所述过渡状态切换回n2状态；

22、控制第六开关关断，在经过第八预设时间段后，控制第五开关导通，实现从所述n2状态切换至所述p3状态。

23、根据本发明提供的一种混合三电平anpc电路的开关切换方法，所述混合三电平anpc电路的导通损耗pcon_dcp为：

24、

25、其中，代表第三开关的导通膝电压，代表第六开关的导通膝电压，代表第三开关的导通电阻，代表第六开关的导通电阻，i(t)代表t时刻的电流，d(t)代表t时刻的占空比。

26、本发明还提供一种混合三电平anpc电路的开关切换装置，包括：

27、切换模块，用于在执行开关切换流程的过程中，在混合三电平anpc电路的开关组切换至所述开关切换流程的中间状态时，从所述中间状态切换至过渡状态后，再从所述过渡状态切换回所述中间状态，并继续执行所述开关切换流程；

28、其中，所述过渡状态用于控制所述混合三电平anpc电路中保持双电流通路。

29、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述混合三电平anpc电路的开关切换方法的步骤。

30、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述混合三电平anpc电路的开关切换方法的步骤。

31、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述混合三电平anpc电路的开关切换方法的步骤。

32、本发明提供的混合三电平anpc电路的开关切换方法及装置，通过在开关切换流程中增加过渡状态，使得混合三电平anpc电路中保持双电流通路，显著减小器件在低电压穿越下的导通损耗和热应力，降低导通损耗，提高混合三电平anpc电路的可靠性。