[发明专利]有源中点钳位型逆变器及其过零切换方法和过零切换装置

说明书

本申请公开了ANPC型逆变器及其过零切换方法和过零切换装置，所述方法包括：在ANPC型逆变器任一桥臂输出电压指令发生过零切换时，控制本桥臂上各开关器件的开关状态按照预先设定的逻辑进行变化，以避免本桥臂上开关器件过压；其中，定义ANPC型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换前、后，本桥臂上各开关器件的开关状态组合分别为初级、末级开关状态组合，则所述预先设定的逻辑包括：从初级开关状态组合过渡到末级开关状态组合，需要经历多级开关状态组合的切换，第二级至倒数第二级开关状态组合属于预先选出的安全开关状态组合；所述安全开关状态组合是指本桥臂上各开关器件最大承受电压被钳位在安全范围值的开关状态组合。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及有源中点钳位型逆变器及其过零切换方法和过零切换装置。

背景技术

ANPC(Active Neutral Point Clamed，有源中点钳位)型逆变器相比传统的NPC(Neutral Point Clamed，二极管中点钳位)型逆变器，使用可控的开关器件代替钳位二极管，使得系统控制自由度更大，可实现更多的控制目标。

图1示出了一种ANPC型三电平逆变器单个桥臂的拓扑结构，包括开关器件T1-T6，T1、T2、T5分别为上半桥臂的外管、内管和钳位管，T4、T3、T6分别为下半桥臂的外管、内管和钳位管。为了使本桥臂输出-u_DC/2、0和u_DC/2(u_DC为直流母线电压)三种电平，现有技术提供了一种采用两内管工作在高频状态，两外管及两钳位管工作在工频状态的调制策略。作为示例，图2给出了该调制策略下各开关器件的驱动信号波形(忽略死区)，其中表示本桥臂输出电压指令，M2_gT1-M2_gT6分别表示一个工频周期内T1-T6的驱动信号波形。

该调制策略下能够保证各开关器件在本桥臂输出电压正、负半周期内的最大承受电压为u_DC/2，但在发生过零切换时，本桥臂中至少有4个开关器件的开关状态需要同时改变(参见t₀时刻)，理想情况是这些开关器件的开关动作能够在同一时刻完成，此时T1-T6最大承受电压仍为u_DC/2。但实际上，这些开关器件的开关动作总是存在先后顺序的，这将导致个别开关器件有过压风险。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了ANPC型逆变器及其过零切换方法和过零切换装置，以避免在ANPC型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换时，本桥臂上的开关器件出现过压现象。

一种有源中点钳位型逆变器过零切换方法，包括：

获取有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令；

判断所述输出电压指令是否发生过零切换；

当所述输出电压指令发生过零切换时，控制本桥臂上各开关器件的开关状态按照预先设定的逻辑进行变化；

具体的，定义有源中点钳位型逆变器任一桥臂的输出电压指令发生过零切换前、后，本桥臂上各开关器件的开关状态组合分别为初级开关状态组合和末级开关状态组合，则所述预先设定的逻辑包括：

从所述初级开关状态组合过渡到所述末级开关状态组合，需要经历多级开关状态组合的切换，其中第二级至倒数第二级开关状态组合属于预先从本桥臂上各开关器件的全部开关状态组合中选出的安全开关状态组合；所述安全开关状态组合是指本桥臂上各开关器件最大承受电压被钳位在安全范围值的开关状态组合。

其中，当所述有源中点钳位型逆变器过零切换方法应用于有源中点钳位型三电平逆变器时，所述安全范围值为1/2倍的直流母线电压。

其中，所述安全开关状态组合，包括：本桥臂上至少有一个钳位管开通的开关状态组合，以及本桥臂上仅两个内管开通的开关状态组合。