[发明专利]一种五电平逆变电路的电容均压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种五电平逆变电路的电容均压控制方法，更具体的说，尤其涉及一种采用重叠载波和在调制波中加入零序分量的五电平逆变电路的电容均压控制方法。

背景技术

随着工业快速发展，高电压等级的产品需求越来越多，箝位式多电平电路应用越来越广泛，但这些电路拓扑在应用中存在电容电压的不均压问题，这一缺点限制了它在实际中的应用。例如专利号为201110037930.0、申请日为2011.01.28的中国发明专利申请文件中公开了“一种五电平电路拓扑结构”，文件中还具体的公开了由五电平电路拓扑结构所组成的三相逆变电路的原理图（该文件中说明书附图的图3），但并没有给出具体的控制方式。如本申请文件的说明书附图3所示，给出了现有的五电平PWM调制方式中的载波的波形图，其为四路同频同幅的四路三角波，且两两不同的载波之间没有数值的重叠；采用这种形式的载波控制的存在较大的缺点，电容电压会出现不均压，其具体的应用在专利号为201110079882.1、申请日为2011.03.31、发明名称为“一种全数字化五电平逆变器SPWM控制方法”的专利文件中得到了较为充分的公开，由该文件的说明书附图3以及具体实施方式的相应部分的描述可知，四路载波信号与调制信号相比后输入到相应的控制端，实现不同电平的输出。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种采用重叠载波和在调制波中加入零序分量的五电平逆变电路的电容均压控制方法。

本发明的五电平逆变电路的电容均压控制方法，所述五电平逆变电路包括相互串联用于与直流电源相连接的四个等值电容（C1、C2、C3、C4）以及由三个单桥臂逆变电路（1）组成的三相逆变电路，所述单桥臂逆变电路包括依次正向串联的八个功率开关器件（V1、V2、V3、V4、V6、V7、V8、V9），相串联的八个功率开关器件的两端分别接于电容电路的两端；其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：（1）.生成四路具有重叠的载波；生成频率均相等的两路零上载波（a、b）和两路零下载波（c、d），四路载波的频率大于调制波，四路载波（a、b、c、d）为轴对称波形且在同一时刻达到峰值，四路载波（a、b、c、d）的半个周期内的波形由至少三段组成，相邻两段波形之间为跳变；载波b的最大值大于载波a的最小值，载波d的最大值大于载波c的最小值；（2）.生成零序分量；生成频率为调制波3倍的方波信号，作为零序分量；调制波为相差依次为120°的三相正弦波；（3）.向调制波中加入零序分量；在调制波过零点加入零序方波信号；（4）.生成控制信号；将加入零序分量后的调制波与载波相比较生成控制信号，调制波大于载波a时的信号用                                                表示，调制波小于载波a时用表示，与互为相反的高低电平信号；调制波大于载波b时的信号用表示，调制波小于载波b时用表示，与互为相反的高低电平信号；调制波大于载波c时的信号用表示，调制波小于载波c时用表示，与互为相反的高低电平信号；调制波大于载波d时的信号用表示，调制波小于载波d时用表示，与互为相反的高低电平信号；（5）.控制信号输入；将与信号分别输入到功率开关器件V1和V5的控制端；将输入到功率开关器件V2的控制端，信号输入到功率开关器件V6和V7的控制端；将输入到功率开关器件V3和V4的控制端，信号输入到功率开关器件V8的控制端；将信号与分别接到功率开关器件V10和V9的控制端；进而产生五电平信号。

所述的步骤（1）中生成的四路载波具有取值范围重叠，增加了调制波位于载波a和d外侧的时间段，这就相当于延长了高低电平的输出时间，有效地使得逆变器可以从母线中吸收能量的范围扩展了。步骤（2）和步骤（3）所述的零序分量的生成和加入，有效地实现了容电压均压问题，达到了母线电容的平衡。步骤（4）中通过调制信号与载波信号在同一时刻数值的比较，来产生控制信号；步骤（5）为把产生的控制输入到相应功率开关器件的控制端，以便实现对相应开关器件的控制，进而产生五电平交流输出信号。