【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力電子，尤其涉及一種三電平anpc逆變器的低損耗切換方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、相較于兩電平逆變器，三電平逆變器因其具有器件電壓應(yīng)力低、dv/dt小和輸出波形質(zhì)量高等優(yōu)勢。如圖1所示，anpc三電平拓?fù)溆闪鶄€可控功率器件(sic?mosfet)構(gòu)成，包括順序連接在電源正極端(p點(diǎn))和負(fù)極端(q點(diǎn))之間的可控功率器件s1、s5、s6和s4，以及順序連接在電源正極端(p點(diǎn))和負(fù)極端(q點(diǎn))之間電容c1和c2，還包括順序連接在可控功率器件s1與s4之間的、與串聯(lián)的s5、s6并聯(lián)的可控功率器件s2、s3，s5、s6的公共端連接電容c1和c2的公共端，s2、s3的公共端作為逆變器的輸出端，a點(diǎn)作為中性點(diǎn)。
2、當(dāng)該三電平逆變器工作在中性點(diǎn)換流時(shí)，有如圖2所示的四個象限(從右上、左上、左下、右下分別是第一至第四象限)的工作狀態(tài)，當(dāng)工作在一三象限時(shí)是通過mosfet的反并聯(lián)二極管進(jìn)行換流，二極管是不可控器件，無法對其進(jìn)行控制。當(dāng)工作在第二象限時(shí)，對s2、s6進(jìn)行控制。工作在第四象限時(shí)，對s3、s5進(jìn)行控制。由于該拓?fù)渚哂袑ΨQ性，第二象限和第四象限的控制情況類似。通過合理地控制s2、s6及s3、s5的開通和關(guān)斷，可以使得各個功率器件損耗分布更加均勻，提高逆變器運(yùn)行的可靠性。
3、以工作第二象限為例，在開通s2、s6之前，s1關(guān)斷、s5導(dǎo)通但不載流，s3導(dǎo)通同時(shí)載流，s4關(guān)斷反并聯(lián)二極管載流。在逆變器工作在二象限時(shí)，中性點(diǎn)換流時(shí)采用兩條并聯(lián)的電流路徑續(xù)流降低通態(tài)損耗，如圖3所示，兩條并聯(lián)的電流路徑包括一條長
4、有學(xué)者根據(jù)長回路開通損耗小的特點(diǎn)，提出由長回路承擔(dān)全部的導(dǎo)通損耗，開通完畢后，短回路器件再進(jìn)行zvs開通，降低了開通損耗。但是由于長回路器件單獨(dú)開通，結(jié)電容放電引起了極大的電流尖峰，大大影響了逆變器的正常工作；拖尾電流、循環(huán)電流的存在以及不均流現(xiàn)象的加劇也增加了導(dǎo)通損耗。
5、在三電平有源箝位逆變器工作時(shí)，當(dāng)短回路器件先開通時(shí)，由于短回路器件承擔(dān)主要的開通損耗，且短回路開通時(shí)開通損耗較大，會造成整體損耗上升，當(dāng)長回路先開通時(shí)，拖尾電流和結(jié)電容釋放時(shí)在回路中形成的回路電流以及不均流現(xiàn)象會造成額外的損耗。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種三電平anpc逆變器的低損耗切換方法及系統(tǒng)，解決的技術(shù)問題在于：如何降低三電平anpc逆變器切換到二、四象限工作時(shí)的整體損耗。
2、為解決以上技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種三電平anpc逆變器的低損耗切換方法，三電平anpc逆變器包括順序連接在電源正極端和負(fù)極端之間的功率器件s1、s5、s6和s4，以及順序連接在電源正極端和負(fù)極端之間電容c1和c2，還包括順序連接在s1與s4之間的、與串聯(lián)的s5、s6并聯(lián)的功率器件s2、s3，s5、s6的公共端連接電容c1和c2的公共端，s2、s3的公共端作為逆變器的輸出端，其特征在于，該低損耗切換方法應(yīng)用于三電平anpc逆變器切換到二、四象限工作時(shí)，具體包括步驟：
3、s1、分別對功率器件s2、s6的驅(qū)動信號進(jìn)行延時(shí)；
4、s2、在不同的工作電流下，通過開通控制信號使逆變器從功率器件s2開通超前功率器件s6過渡到功率器件s6開通超前功率器件s2，計(jì)算不同工作電流下逆變器的整體損耗，并得到工作電流、開通控制信號、整體損耗三者之間的關(guān)系；
5、s3、實(shí)時(shí)檢測逆變器的工作電流，根據(jù)工作電流、開通控制信號、整體損耗三者之間的關(guān)系得到該工作電流對應(yīng)整體損耗最小時(shí)的最優(yōu)開通控制信號；
6、s4、以延時(shí)后的驅(qū)動信號和所述最優(yōu)開通控制信號作用于功率器件s2、功率器件s6。
7、進(jìn)一步地，在步驟s2中，生成開通控制信號，使逆變器能夠從功率器件s2開通超前功率器件s6過渡到功率器件s6開通超前功率器件s2，采取的操作是：
8、s21、生成+2.5v和-2.5v兩個電壓；
9、s22、根據(jù)+2.5v和-2.5v兩個電壓生成在0-5v中進(jìn)行調(diào)節(jié)的參考電壓vref即開通控制信號；
10、s23、對參考電壓vref分別進(jìn)行加壓和減壓，得到加壓信號和減壓信號；
11、s24、將加壓信號與延時(shí)后的功率器件s6的驅(qū)動信號分別輸入第一高速比較器的反相輸入端和同相輸入端，第一高速比較器的輸出端連接功率器件s6的驅(qū)動電路；將減壓信號與延時(shí)后的功率器件s2的驅(qū)動信號分別輸入第二高速比較器的反相輸入端和同相輸入端，第二高速比較器的輸出端連接功率器件s2的驅(qū)動電路；
12、s25、功率器件s6的驅(qū)動電路和功率器件s2的驅(qū)動電路的輸出作用于功率器件s6和功率器件s2，使其開通。
13、進(jìn)一步地，在所述步驟s1中，通過在功率器件s2、s6各自的驅(qū)動信號與地之間增加一個延時(shí)電路實(shí)現(xiàn)對功率器件s2、s6的驅(qū)動信號進(jìn)行延時(shí)。
14、進(jìn)一步地，在所述步驟s21中，通過將輔助供電分別通過正dc-dc電路、負(fù)dc-dc電路生成+2.5v和-2.5v兩個電壓。
15、進(jìn)一步地，在所述步驟s22中，通過將+2.5v和-2.5v電壓連接可調(diào)電阻的兩端，可調(diào)電阻輸出參考電壓vref。
16、進(jìn)一步地，在所述步驟s23中，參考電壓vref通過加法電路，輸出連接第一高速比較器的反相輸入端；參考電壓vref通過減法電路，輸出連接第二高速比較器的反相輸入端；第一高速比較器和第二高速比較器的反相輸入端的輸入在0-5v自由變動。
17、進(jìn)一步地，在換流時(shí)，在步驟s2中，整體損耗包括開通損耗、導(dǎo)通損耗和關(guān)斷損耗；功率器件s2和s6的兩端電壓和電流存在交疊區(qū)域造成開通損耗；在功率器件s2和s6導(dǎo)通時(shí)，在功率器件s2、s3、s5和s6會造成導(dǎo)通損耗；在功率器件s2和s6關(guān)斷時(shí)，s6承擔(dān)全部的關(guān)斷損耗。
18、進(jìn)一步地，通過獲取功率器件s2和s6的漏極電流和漏源極電壓波形，然后對電流和電壓的乘積在開通時(shí)間內(nèi)積分，得到開通損耗；通過在導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)對功率器件電流進(jìn)行積分，并將積分乘以導(dǎo)通電阻的兩倍得到功率器件的導(dǎo)通損耗；針對關(guān)斷損耗，計(jì)算過程和開通損耗計(jì)算過程一致。
19、進(jìn)一步地，在步驟s2中，通過函數(shù)擬合得到工作電流、開通控制信號、整體損耗三者之間的關(guān)系。
20、本專利技術(shù)還提供一種三電平anpc逆變器的低損耗切換系統(tǒng)，應(yīng)用于所述的一種三電平anpc逆變器的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換方法，三電平ANPC逆變器包括順序連接在電源正極端和負(fù)極端之間的功率器件S1、S5、S6和S4，以及順序連接在電源正極端和負(fù)極端之間電容C1和C2，還包括順序連接在S1與S4之間的、與串聯(lián)的S5、S6并聯(lián)的功率器件S2、S3，S5、S6的公共端連接電容C1和C2的公共端，S2、S3的公共端作為逆變器的輸出端，其特征在于，該低損耗切換方法應(yīng)用于三電平ANPC逆變器切換到二象限工作時(shí)，具體包括步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換方法，其特征在于，生成開通控制信號，使逆變器能夠從功率器件S2開通超前功率器件S6過渡到功率器件S6開通超前功率器件S2，采取的操作是：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：在所述步驟S1中，通過在功率器件S2、S6各自的驅(qū)動信號與地之間增加一個延時(shí)電路實(shí)現(xiàn)對功率器件S2、S6的驅(qū)動信號進(jìn)行延時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：在所述步驟S21中，通過將輔助供電分別
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：在所述步驟S22中，通過將+2.5V和-2.5V電壓連接可調(diào)電阻的兩端，可調(diào)電阻輸出參考電壓Vref。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：在所述步驟S23中，參考電壓Vref通過加法電路，輸出連接第一高速比較器的反相輸入端；參考電壓Vref通過減法電路，輸出連接第二高速比較器的反相輸入端；第一高速比較器和第二高速比較器的反相輸入端的輸入在0-5V自由變動。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：在換流時(shí)，在步驟S2中，整體損耗包括開通損耗、導(dǎo)通損耗和關(guān)斷損耗；功率器件S2和S6的兩端電壓和電流存在交疊區(qū)域造成開通損耗；在功率器件S2和S6導(dǎo)通時(shí)，在功率器件S2、S3、S5和S6會造成導(dǎo)通損耗；在功率器件S2和S6關(guān)斷時(shí)，S6承擔(dān)全部的關(guān)斷損耗。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：通過獲取功率器件S2和S6的漏極電流和漏源極電壓波形，然后對電流和電壓的乘積在開通時(shí)間內(nèi)積分，得到開通損耗；通過在導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)對功率器件電流進(jìn)行積分，并將積分乘以導(dǎo)通電阻的兩倍得到功率器件的導(dǎo)通損耗；針對關(guān)斷損耗，計(jì)算過程和開通損耗計(jì)算過程一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：在步驟S2中，通過函數(shù)擬合得到工作電流、開通控制信號、整體損耗三者之間的關(guān)系。
10.一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換系統(tǒng)，應(yīng)用于權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的一種三電平ANPC逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：包括驅(qū)動信號調(diào)節(jié)電路、損耗計(jì)算模塊、關(guān)系擬合模塊、電流測量模塊，所述驅(qū)動信號調(diào)節(jié)電路包括延時(shí)模塊、開通控制信號模塊，延時(shí)模塊用于執(zhí)行步驟S1；開通控制信號模塊用于實(shí)現(xiàn)步驟S2中的在不同的工作電流下，通過開通控制信號使逆變器從功率器件S2開通超前功率器件S6過渡到功率器件S6開通超前功率器件S2；損耗計(jì)算模塊用于實(shí)現(xiàn)步驟S2中的計(jì)算不同工作電流下逆變器的整體損耗；關(guān)系擬合模塊用于執(zhí)行步驟S2中的得到工作電流、開通控制信號、整體損耗三者之間的關(guān)系；電流測量模塊用于實(shí)現(xiàn)步驟S3中的實(shí)時(shí)檢測逆變器的工作電流，所述關(guān)系擬合模塊還用于實(shí)現(xiàn)步驟S3中的根據(jù)該工作電流和工作電流、開通控制信號、整體損耗三者之間的關(guān)系得到該工作電流對應(yīng)整體損耗最小時(shí)的最優(yōu)開通控制信號給開通控制信號模塊；開通控制信號模塊還用于實(shí)現(xiàn)步驟S4。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種三電平anpc逆變器的低損耗切換方法，三電平anpc逆變器包括順序連接在電源正極端和負(fù)極端之間的功率器件s1、s5、s6和s4，以及順序連接在電源正極端和負(fù)極端之間電容c1和c2，還包括順序連接在s1與s4之間的、與串聯(lián)的s5、s6并聯(lián)的功率器件s2、s3，s5、s6的公共端連接電容c1和c2的公共端，s2、s3的公共端作為逆變器的輸出端，其特征在于，該低損耗切換方法應(yīng)用于三電平anpc逆變器切換到二象限工作時(shí)，具體包括步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三電平anpc逆變器的低損耗切換方法，其特征在于，生成開通控制信號，使逆變器能夠從功率器件s2開通超前功率器件s6過渡到功率器件s6開通超前功率器件s2，采取的操作是：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三電平anpc逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：在所述步驟s1中，通過在功率器件s2、s6各自的驅(qū)動信號與地之間增加一個延時(shí)電路實(shí)現(xiàn)對功率器件s2、s6的驅(qū)動信號進(jìn)行延時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三電平anpc逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：在所述步驟s21中，通過將輔助供電分別通過正dc-dc電路、負(fù)dc-dc電路生成+2.5v和-2.5v兩個電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三電平anpc逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：在所述步驟s22中，通過將+2.5v和-2.5v電壓連接可調(diào)電阻的兩端，可調(diào)電阻輸出參考電壓vref。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三電平anpc逆變器的低損耗切換方法，其特征在于：在所述步驟s23中，參考電壓vref通過加法電路，輸出連接第一高速比較器的反相輸入端；參考電壓vref通過減法電路，輸出連接第二高速比較器的反相輸入端；第一高速比較器和第二高速比較器的反相輸入端的輸入在0-5v自由變動。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三電平anpc逆變器的低損耗...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魯思兆，劉博霖，李思奇，劉哲，
申請(專利權(quán))人：昆明理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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