一种anpc型三电平逆变器、调制方法和电气设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种ANPC型三电平逆变器、调制方法和电气设备。
【背景技术】
[0002]ANPC (Active Neutral-point-clamped，有源中点钳位)型三电平逆变器的主电路拓扑如图1所示，包括6个开关管Tl?T6、6个二极管Dl?D6和2个支撑电容Cl?C2，其中:Tl的输出端接Τ2、Τ5的输入端，Τ4的输入端接Τ3、Τ6的输出端，Τ5的输出端接Τ6的输入端，Tl的输入端接直流正母线DC+，Τ4的输出端接直流负母线DC-，Τ2的输出端、Τ3的输入端均接直流母线中点0，Τ5的输出端作为交流输出端AC ;C1连接在DC+与O之间，C2连接在DC-与O之间；Tl反并联二极管Dl，T2反并联二极管D2，依次类推，T6反并联二极管D6。
[0003]传统的ANPC型三电平逆变器调制方法为:当桥臂电压指令Vo多O时，保持T5开通，同时保持T3、T4和T6关断，Tl和T2互补开通；当Vo < O时，保持T6开通，同时保持Tl、T2和T5关断，T3和T4互补开通。
[0004]但是，在桥臂电压指令Vo过零点附近，开关管关断时会出现较长的换流回路，换流回路越长，回路里杂散电感的感值就越大，那么开关管关断时所承受的尖峰电压就越高，若尖峰电压超过开关管的耐压值，就会造成开关管炸毁。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种ANPC型三电平逆变器、调制方法和电气设备，以避免在桥臂电压指令过零点附近关断开关管时出现较长的换流回路。
[0006]一种ANPC型三电平逆变器的调制方法，所述ANPC型三电平逆变器包括6个带反并联二极管的开关管Tl?T6和2个支撑电容Cl?C2，其中:Tl的输出端接T2、T5的输入端，Τ4的输入端接Τ3、Τ6的输出端，Τ5的输出端接Τ6的输入端，Tl的输入端接直流正母线，Τ4的输出端接直流负母线，Τ2的输出端、Τ3的输入端均接直流母线中点，Τ5的输出端作为交流输出端，Cl连接在所述直流正母线与所述直流母线中点之间，C2连接在所述直流负母线与所述直流母线中点之间；所述调制方法包括:
[0007]桥臂电压指令由正半周向负半周过渡时依次经过tl、t2、t3三个开关状态变化时亥IJ，其中:tl时刻起，T3、T6开通，同时维持Τ2、Τ5开通；t2时刻起，T2、T5关断；t3时刻起，T3关断，T4开通;
[0008]桥臂电压指令由负半周向正半周过渡时依次经过tll、tl2、tl3三个开关状态变化时刻，其中:tll时刻起，T2、T5开通，同时维持Τ3、Τ6开通；tl2时刻起，T3、T6关断；tl3时刻起，T2关断，Tl开通；
[0009]除了 tl?t3、tll?tl3两个时段，其余时间内仍遵循传统的ANPC型三电平逆变器调制方法；
[0010]其中，tl时刻为桥臂电压指令正半周结束时刻；t2时刻的选取应足以保证T3、T6开通；当所述传统的ANPC型三电平逆变器调制方法为载波反相层叠法时，t3时刻的选取应不改变-1电平在负半周的占空比大小，当所述传统的ANPC型三电平逆变器调制方法为载波同相层叠法时，t3时刻的选取应保证T2、T5完全关断；tll时刻为桥臂电压指令负半周结束时刻；tl2时刻的选取应足以保证T2、T5开通；当所述传统的ANPC型三电平逆变器调制方法为载波反相层叠法时，tl3时刻的选取应不改变+1电平在正半周的占空比大小，当所述传统的ANPC型三电平逆变器调制方法为载波同相层叠法时，tl3时刻的选取应保证T3、T6完全关断。
[0011]其中，t2?t3、tl2?tl3两个时段均设置为等于死区时间。
[0012]—种ANPC型三电平逆变器，包括主电路和控制单元，所述主电路包括6个带反并联二极管的开关管Tl?T6和2个支撑电容Cl?C2，其中:T1的输出端接T2、T5的输入端，T4的输入端接T3、T6的输出端，T5的输出端接T6的输入端，Tl的输入端接直流正母线，T4的输出端接直流负母线，T2的输出端、T3的输入端均接直流母线中点，T5的输出端作为交流输出端，Cl连接在所述直流正母线与所述直流母线中点之间，C2连接在所述直流负母线与所述直流母线中点之间；所述控制单元用于按照预设规则对所述主电路的输出电压进行调制，所述预设规则包括:
[0013]桥臂电压指令由正半周向负半周过渡时依次经过tl、t2、t3三个开关状态变化时亥|J，其中:tl时刻起，T3、T6开通，同时维持Τ2、Τ5开通；t2时刻起，T2、T5关断；t3时刻起，T3关断，T4开通;
[0014]桥臂电压指令由负半周向正半周过渡时依次经过tll、tl2、tl3三个开关状态变化时刻，其中:tll时刻起，T2、T5开通，同时维持Τ3、Τ6开通；tl2时刻起，T3、T6关断；tl3时刻起，T2关断，Tl开通；
[0015]除了 tl?t3、tll?tl3两个时段，其余时间内仍遵循传统的ANPC型三电平逆变器调制方法；
[0016]其中，tl时刻为桥臂电压指令正半周结束时刻；t2时刻的选取应足以保证T3、T6开通；当所述传统的ANPC型三电平逆变器调制方法为载波反相层叠法时，t3时刻的选取应不改变-1电平在负半周的占空比大小，当所述传统的ANPC型三电平逆变器调制方法为载波同相层叠法时，t3时刻的选取应保证T2、T5完全关断；tll时刻为桥臂电压指令负半周结束时刻；tl2时刻的选取应足以保证T2、T5开通；当所述传统的ANPC型三电平逆变器调制方法为载波反相层叠法时，tl3时刻的选取应不改变+1电平在正半周的占空比大小，当所述传统的ANPC型三电平逆变器调制方法为载波同相层叠法时，tl3时刻的选取应保证T3、T6完全关断。
[0017]其中，t2?t3、tl2?tl3两个时段均设置为等于死区时间。
[0018]其中，Tl?T6均为IGBT或者均为M0SFET。
[0019]其中，所述主电路采用2个支撑电容Cl?C2和3个两电平模块搭建而成；
[0020]所述3个两电平模块包括:由Tl、T2、Dl和D2组成的两电平模块，由T3、T4、D3和D4组成的两电平模块，以及由T5、T6、D5和D6组成的两电平模块。
[0021]一种电气设备，包括上述公开的任一种ANPC型三电平逆变器。
[0022]其中，所述电气设备为光伏逆变器、风电变流器或通用变频器。
[0023]从上述的技术方案可以看出，在载波反相层叠法下:当桥臂电压指令Vo由正半周向负半周过渡时，本发明控制本该在tll时刻关断的+0电平输出支路延迟到tl2时刻关断，同时将本该在死区结束时刻开通的-O电平输出支路提前至tll时刻开通，从而避免了长换流回路的出现；桥臂电压指令Vo由负半周向正半周过渡时的调制策略同理；
[0024]在载波同相层叠法下:当桥臂电压指令Vo由正半周向负半周过渡时，本发明在桥臂电流I由+0电平输出支路换流到-1电平输出支路前，插入-O电平输出支路，完成+0到-O间的换流后再进行-O到-1间的换流，从而避免了长换流回路的出现；桥臂电压指令Vo由负半周向正半周过渡时的调制策略同理。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为现有技术公开的一种ANPC型三电平逆变器主电路拓扑结构示意图；
[0027]图2为现有技术公开的一种载波反相层叠法在由正半波到负半波过渡时的工作波形示意图；
[0028]图3a_3b为在遵循所述载波反相层叠法且桥臂电流I > O时，桥臂电压指令由正半周向负半周过渡时的换流回路路径图；
[0029]图3c为在桥臂电流I > O时，由+0电平输出支路直接换流到-O电平输出支路的换流回路路径图；
[0030]图4a_4b为在遵循所述载波反相层叠法且桥臂电流I < O时，桥臂电压指令由正半周向负半周过渡时的换流回路路径图；
[0031]图4c为在桥臂电流I < O时，由+0电平输出支路直接换流到-O电平输出支路的换流回路路径图；
[0032]图4d为本发明实施例公开的一种基于载波反相层叠法的桥臂电压由正半周向负半周过渡的工作波形示意图；
[0033]图5为现有技术公开的一种载波同相层叠法由正半波过渡到负半波时的工作波形示意图；
[0034]图6为在遵循所述载波同相层叠法且桥臂电流I < O时，桥臂电压指令由正半周向负半周过渡时出现的长换流回路路径图；
[0035]图7为本发明实施例公开的一种基于载波同相层叠法的桥臂电压由正半周向负半周过渡的