[发明专利]三电平NPC逆变器开关器件在线监测时段调制波重构法

权利要求书

1.三电平NPC逆变器开关器件在线监测时段调制波重构法，本在线监测时段调制波重构法所涉及的三电平NPC逆变器包括直流源Udc、两个直流侧电容C1、C2和三相拓扑结构，所述直流侧电容C1和直流侧电容C2串联后与直流侧电源Udc并联，将直流侧电容C1和直流侧电容C2的连接点定义为逆变器中性点；所述三相拓扑结构完全相同，且每相包括10个开关器件，其中A相包括4个IGBT，4个反并联二极管和2个箝位二极管,A相中的4个IGBT分别记为开关器件Sa1、开关器件Sa2、开关器件Sa3、开关器件Sa4,A相中的4个反并联二极管分别记为开关器件Da1、开关器件Da2、开关器件Da3、开关器件Da4，A相中的2个箝位二极管分别记为开关器件D1、开关器件D2；B相包括4个IGBT，4个反并联二极管和2个箝位二极管,B相中的4个IGBT分别记为开关器件Sb1、开关器件Sb2、开关器件Sb3、开关器件Sb4,B相中的4个反并联二极管分别记为开关器件Db1、开关器件Db2、开关器件Db3、开关器件Db4，B相中的2个箝位二极管分别记为开关器件D3、开关器件D4；C相包括4个IGBT，4个反并联二极管和2个箝位二极管,C相中的4个IGBT分别记为开关器件Sc1、开关器件Sc2、开关器件Sc3、开关器件Sc4,C相中的4个反并联二极管分别记为开关器件Dc1、开关器件Dc2、开关器件Dc3、开关器件Dc4，C相中的2个箝位二极管分别记为开关器件D5、开关器件D6；开关器件Sa1集电极连接电容C1正极，开关器件Sa1发射极连接开关器件Sa2集电极，开关器件Sa2发射极连接开关器件Sa3集电极，开关器件Sa3发射极连接开关器件Sa4集电极，开关器件Sa4发射极连接电容C2负极，开关器件Sb1集电极连接电容C1正极，开关器件Sb1发射极连接开关器件Sb2集电极，开关器件Sb2发射极连接开关器件Sb3集电极，开关器件Sb3发射极连接开关器件Sb4集电极，开关器件Sb4发射极连接电容C2负极，开关器件Sc1集电极连接电容C1正极，开关器件Sc1发射极连接开关器件Sc2集电极，开关器件Sc2发射极连接开关器件Sc3集电极，开关器件Sc3发射极连接开关器件Sc4集电极，开关器件Sc4发射极连接电容C2负极，开关器件Da1阳极连接开关器件Sa1发射极，开关器件Da1阴极连接开关器件Sa1集电极，开关器件Da2阳极连接开关器件Sa2发射极，开关器件Da2阴极连接开关器件Sa2集电极，开关器件Da3阳极连接开关器件Sa3发射极，开关器件Da3阴极连接开关器件Sa3集电极，开关器件Da4阳极连接开关器件Sa4发射极，开关器件Da4阴极连接开关器件Sa4集电极，开关器件Db1阳极连接开关器件Sb1发射极，开关器件Db1阴极连接开关器件Sb1集电极，开关器件Db2阳极连接开关器件Sb2发射极，开关器件Db2阴极连接开关器件Sb2集电极，开关器件Db3阳极连接开关器件Sb3发射极，开关器件Db3阴极连接开关器件Sb3集电极，开关器件Db4阳极连接开关器件Sb4发射极，开关器件Db4阴极连接开关器件Sb4集电极，开关器件Dc1阳极连接开关器件Sc1发射极，开关器件Dc1阴极连接开关器件Sc1集电极，开关器件Dc2阳极连接开关器件Sc2发射极，开关器件Dc2阴极连接开关器件Sc2集电极，开关器件Dc3阳极连接开关器件Sc3发射极，开关器件Dc3阴极连接开关器件Sc3集电极，开关器件Dc4阳极连接开关器件Sc4发射极，开关器件Dc4阴极连接开关器件Sc4集电极，开关器件D1阳极连接逆变器中性点，开关器件D1阴极连接开关器件Sa1发射极，开关器件D2阳极连接开关器件Sa4集电极，开关器件D2阴极连接逆变器中性点，开关器件D3阳极连接逆变器中性点，开关器件D3阴极连接开关器件Sb1发射极，开关器件D4阳极连接开关器件Sb4集电极，开关器件D4阴极连接逆变器中性点，开关器件D5阳极连接逆变器中性点，开关器件D5阴极连接开关器件Sc1发射极，开关器件D6阳极连接开关器件Sc4集电极，开关器件D6阴极连接逆变器中性点，负载部分与Sa2发射极、Sb2发射极、Sc2发射极连接；

其特征在于，所述在线监测时段调制波重构法步骤如下：

步骤1，设三电平NPC逆变器采用正弦脉冲宽度调制控制方式，保持正常运行工作状态，即A、B、C三相调制波在每一个基波周期内，表达式如下：

f_a(ωt)＝Msin(ωt)0≤t＜T

其中f_a(ωt)为A相调制波，f_b(ωt)为B相调制波，f_c(ωt)为C相调制波，M为调制度，ω为基波角频率，t为时间，π为圆周率，T为基波周期；

步骤2，上位机发出对三电平NPC逆变器的指定开关器件进行在线监测的指令，所述指定开关器件包括：

A相4个：开关器件Sa2、开关器件Sa3、开关器件Da2、开关器件Da3：

B相4个：开关器件Sb2、开关器件Sb3、开关器件Db2、开关器件Db3；

C相4个：开关器件Sc2、开关器件Sc3、开关器件Dc2、开关器件Dc3；

步骤3，三电平NPC逆变器的控制器调用指定程序，使得三电平NPC逆变器的三相调制波强制重构为指定表达式，从而使所述指定开关器件的所在相PWM输出波形在监测时段强制保持为0电平，所述指定开关器件处于冗余状态，三相调制波维持三相平衡，具体的,有以下六种情况：

第一种，所述指定开关器件为Sa2或Da2时：

其中，f_a(ωt)'为在线监测时段重构后的A相调制波，f_b(ωt)'为在线监测时段重构后的B相调制波，f_c(ωt)'为在线监测时段重构后的C相调制波，Δt_m为监测时段的时长；

第二种，所述指定开关器件为Sa3或Da3时：

第三种，所述指定开关器件为Sb2或Db2时：

第四种，所述指定开关器件为Sb3或Db3时：

第五种，所述指定开关器件为Sc2或Dc2时：

f_a(ωt)'＝Msin(ωt) 0≤t＜T

第六种，所述指定开关器件为Sc3或Dc3时：

f_a(ωt)'＝M sin(ωt) 0≤t＜T

步骤4，监测结束后，上位机指令复位，三相NPC逆变器调制波在每一个基波周期内均恢复为如下表达式，同时等待下一次指令；

f_a(ωt)”＝Msin(ωt) 0≤t＜T

其中，f_a(ωt)”为在线监测时段结束后的A相调制波，f_b(ωt)”为在线监测时段结束后的B相调制波，f_c(ωt)”为在线监测时段结束后的C相调制波。