[发明专利]可串并联输出三电平半桥逆变器及其半周期滞环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三电平半桥逆变器及其控制方法，尤其涉及一种可串并联输出三电平半桥逆变器及其半周期滞环控制方法。

背景技术

三电平半桥逆变器在应用中，由于直通问题存在，在常见的控制方法(如单极性SPWM)都要设置死区时间，在死区时间里，桥臂输出电压的状态发生变化，波形质量会变差。另外由于工作过程中体二极管导通问题严重，会带来一系列的损耗等方面问题，如2004.07.01申请的公开号为CN1595782的发明：双输出双降压式半桥逆变器及控制、调制方法。

对于目前常见的可串并联双输出逆变器方案有以下几种：

1、两电平半桥型双输出逆变器

这种双输出逆变器由两路半桥逆变器输入侧并联输出侧串联组合而成，它的主要缺陷在于：存在桥臂直通问题，可靠性低；利用功率开关管的体二极管续流，体二极管性能较差，反向恢复造成了较大的损耗，限制了开关频率的提高，从而体积重量难以降低；

2、全桥型双输出逆变器

这种双输出逆变器由两路全桥逆变器共用其中一个桥臂，输入侧并联输出侧串联组合而成，它的主要缺陷和半桥型双输出逆变器基本相同，并且功率开关管数量多，成本较高。只有串联输出，没有并联输出，系统资源没有得到充分利用。

3、双输出双降压式半桥逆变器

这种双输出双降压式半桥逆变器由两个完全相同的双BUCK电路组成，桥臂无直通，无体二极管反恢复问题，效率高，但其输出桥臂输出为两电平电压，谐波含量大，而且主电路拓扑中有四个电感，体积重量很大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提出一种可串并联输出三电平半桥逆变器及其半周期滞环控制方法。

本发明可串并联输出三电平半桥逆变器，包括电源、第一三电平半桥逆变器、输出滤波电路和负载，其中电源由第一电源串接第二电源构成，第一三电平半桥逆变器包括四个功率开关管、四个体二极管和二个续流二极管，第一功率开关管的漏极接第一体二极管的阴极构成第一三电平半桥逆变器的正输入端，第一功率开关管的源极分别接第一体二极管的阳极、第一续流二极管的阴极、第二功率开关管的漏极和第二体二极管的阴极，第二功率开关管的源极分别接第二体二极管的阳极、第四功率开关管的源极、第四体二极管的阴极构成第一三电平半桥逆变器的输出端，第一三电平半桥逆变器的输出端接输出滤波电路的输入端，第四功率开关管的漏极分别接第四体二极管的阳极、第二续流二极管的阳极、第三功率开关管的源极和第三体二极管的阴极，第三功率开关管的漏极接第三体二极管的阳极构成第一三电平半桥逆变器的负输入端，第一续流二极管的阳极与第二续流二极管的阴极连接接地构成第一三电平半桥逆变器的接地点；

其特征在于还包括与第一三电平半桥逆变器结构相同的第二三电平半桥逆变器，电源的正极分别接第一三电平半桥逆变器的正输入端和第二三电平半桥逆变器的正输入端，电源的负极分别接第一三电平半桥逆变器的负输入端和第二三电平半桥逆变器的负输入端，第一电源与第二电源的串接点接第一三电平半桥逆变器的接地点，第一三电平半桥逆变器的输出端、第二三电平半桥逆变器的输出端分别接输出滤波电路的输入端，输出滤波电路的两个输出端与负载并联或串联，具体连接方式如下：

并联：负载的一端分别接输出滤波电路的一个输出端、输出滤波电路的另一个输出端，负载的另一端接输出滤波电路的接地端；

串联：输出滤波电路的两个输出端间串接负载。

所述的可串并联输出三电平半桥逆变器的半周期滞环控制方法，其特征在于所述第一三电平半桥逆变器、第二三电平半桥逆变器采用相同的控制方法分别独立控制，具体控制方法如下：

将输出电压采样信号与给定的电压基准信号经电压电压误差放大器得到电流环的给定信号；将采样的输出滤波电感电流与电流环的给定信号经过电流调节器得到PWM波形信号；将输出电压采样信号经过第二过零比较器得到高低电平电压驱动信号；

在输出滤波电感电流大于零的半个周期内，将采样的输出滤波电感电流经过第一过零比较器得到高电平电流驱动信号，将所述PWM波形信号、高低电平电压驱动信号和高电平电流驱动信号经过控制逻辑生成电路得到第一三电平半桥逆变器的驱动信号导通第一三电平半桥逆变器的上桥臂，并关断第一三电平半桥逆变器的下桥臂；