[发明专利]一种七电平变换器及其飞跨电容电压控制方法、系统

权利要求书

1.一种七电平变换器的调制方法，七电平变换器包括：并联的三相桥臂，每相桥臂包括四个串联的IGBT开关管，每相桥臂中点一侧分别连接两支路，每个支路为两个方向不同的IGBT开关管串联连接；每个支路的另一端分别连接在三个串联飞跨电容Ca1、Ca2、Ca3的两两连接处，其中，Ca1为第一飞跨电容、Ca2为第二飞跨电容、Ca3为第三飞跨电容；三个串联飞跨电容的支路两端分别连接在每相桥臂的上、下桥臂中各自相邻两个IGBT开关管之间；其中，Ca1的一端连接在上桥臂中相邻的两个IGBT开关管之间，另一端与Ca2的一端相连接；与Ca1相连接的Ca2的一端设置在与上下桥臂中点相连接的支路的另一端，Ca2的另一端与Ca3的一端相连接；与Ca2相连接的Ca3的一端设置在与上下桥臂中点相连接的另一条支路的另一端，Ca3的另一端连接在下桥臂中相邻的两个IGBT开关管之间；每相桥臂中点的另一侧经滤波器与负载或电网连接；在并联的各个桥臂输入端接入直流电压源；各个IGBT开关管均由控制电路驱动；其特征在于，包括：

检测变换器三相输出电流，将当前时刻采样到的输出电流值经αβ坐标变换后转化为两相信号，经过拉格朗日外推法计算下一时刻的值；

检测变换器三相输出电压，将当前时刻采样到的输出电压值经αβ坐标变换后转化为两相信号，经过拉格朗日外推法计算下一时刻的值；

将计算得到的电压电流值与电路中元件参数和采样时间进行数学运算离散化后，求得下一时刻在αβ坐标系中的所需矢量；

根据计算的所需矢量确定最优矢量，将最优矢量下的冗余开关状态全部提出并送入下一级；通过对比冗余开关状态对飞跨电容电压的影响，选择影响最小的开关状态，并按照对于飞跨电容电压维持在输出电压有益的原则，对开关状态进行修改后控制IGBT管，实现对飞跨电容电压的控制。

2.如权利要求1所述的一种七电平变换器的调制方法，其特征在于，所述控制电路包括保护电路、驱动电路、采样调理电路，采样调理电路连接DSP模块，DSP模块与保护电路双向通信，DSP模块连接驱动电路，驱动电路输出PWM信号驱动桥臂中IGBT管的开通与关断。

3.如权利要求1所述的一种七电平变换器的调制方法，其特征在于，根据计算的所需矢量确定最优矢量，具体为：

将计算所得参考矢量与αβ坐标系下的127个矢量位置相比较，选出与七电平拓扑固定的127个矢量位置中所有相邻的矢量，作为最优矢量。

4.如权利要求1所述的一种七电平变换器的调制方法，其特征在于，通过对比冗余开关状态对飞跨电容电压的影响，选择影响最小的开关状态，并将其进行修改后给到IGBT管，实现对飞跨电容电压的控制；具体为：

当输出电压为Vdc/6时，如果当前计算出来的开关状态为0，测量第三飞跨电容的电压及输出电流方向，如果此时选择1电平对电容电压维持在Vdc/6有益，将0电平强制切换成1电平，如果无益则仍然保持0电平。

5.如权利要求1所述的一种七电平变换器的调制方法，其特征在于，通过对比冗余开关状态对飞跨电容电压的影响，选择影响最小的开关状态，并将其进行修改后给到IGBT管，实现对飞跨电容电压的控制；具体为：

对于输出电压为Vdc/3，即2电平时，

如果当前级计算出开关电平状态值为1，分别比较第二飞跨电容和第三飞跨电容的电压与期望值，得到第二飞跨电容和第三飞跨电容的电容电压偏差，将电容电压偏差较大的定义为高优先级，此时有两种情况：

1)控制第二飞跨电容为高优先级，则此时通过第二飞跨电容电压、输出电流判断2电平对第二飞跨电容的效果，当2电平对第二飞跨电容电压维持在Vdc/6有益时，强制将1电平切换到2电平，而当2电平对第二飞跨电容电压维持在Vdc/6无益时，保持1电平不变；

2)控制第三飞跨电容为高优先级，则此时通过第三飞跨电容电压、输出电流判断电平1对第三飞跨电容的效果，当1电平对第三飞跨电容电压维持在Vdc/6有益时，维持1电平不变，反之则将1电平强制切换到0电平。