[发明专利]一种ANPC型三电平逆变器及其控制方法

说明书

一种ANPC型三电平逆变器控制方法，应用于ANPC型三电平逆变器中，包括：基于切换信号，控制ANPC型三电平逆变器由第一模式进入第三模式，经过第一预设时长后，再由第三模式进入第二模式；基于切换信号，控制ANPC型三电平逆变器由第二模式进入第三模式，经过第一预设时长后，再由第三模式进入第一模式；第一模式为第一非零电平输出模式；第二模式为与第一非零电平匹配的双通道续流模式；第三模式为与第一非零电平匹配的单通道续流模式,解决了现有技术中单通道续流调制方案中晶元热分布不均的问题，以及双通道续流调制因二极管反向恢复电流大而造成开关管过热的问题。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种ANPC型三电平逆变器及其控制方法。

背景技术

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。在高压大功率场合的光伏逆变器中通常使用有源中点钳位(Active Neutral-point-clamped，以下简称ANPC)型三电平逆变拓扑以及中点钳位(Neutral Point Clamped，以下简称NPC)三电平逆变拓扑。

其中，所述ANPC三电平逆变拓扑的电路结构如图1所示，参见图1，所述ANPC三电平逆变拓扑由6个可控半导体器件(以下简称开关管)T1～T6以及各自反并联二级管D1～D6组成。ANPC三电平逆变拓扑在实际应用中，换流二极管D5及换流二极管D6一般采用SIC二极管实现，其他二极管(本申请将其他二极管称为整流二极管)及可控半导体器件均采用SI实现。相较于NPC三电平逆变拓扑而言ANPC型三电平逆变器拓扑具有以下优势：

(1)控制方式灵活，适应各种工况；

(2)温升分布均匀，散热较易；

(3)换流的SIC二极管少，功率较大时成本较低；

(4)晶元占用面积较小，电路板布局较为方便。

基于上述优势，ANPC型三电平逆变器拓扑在光伏逆变器中的应用日趋广泛，目前ANPC型三电平逆变器拓扑正常工作的调制方法有多种，最常用的一种调制方式为：在正半周期，开关管T2常通，开关管T3常断，开关管T1和开关管T5高频互补切换，负半周期与正半周期对称，此种调制方式根据正半周期时开关管T6的状态分为两种(负半周期与正半周期对称)：单通道续流调制和双通道续流调制；

单通道续流调制：在正半周期，开关管T6管常断，0电平通过一个电流路径续流，其开关管T1～T6驱动波形及所述ANPC型三电平逆变拓扑的输出电压UO波形如图2所述，在ANPC型三电平逆变器工作在非零输出模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径如图3所示，在ANPC型三电平逆变器工作在零电平续流模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径如图4所示。

双通道续流调制：在正半周期，开关管T6管常通，0电平通过二个电流路径续流。所述ANPC型三电平逆变器中的开关管T1～T6驱动波形及其输出电压U_O波形如图5所示，在ANPC型三电平逆变器工作在非零输出模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径如图3所示，在ANPC型三电平逆变器工作在零电平续流模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径如图6所示。

申请人经研究发现，单通道续流调制模式时，ANPC型三电平逆变器中仅具有一条续流路径，造成进行续流的路径损耗较大，使得晶元热分布不均，双通道续流调制模式时，开关管T1/开关管T4与换流二极管SIC和整流二极管SI一起换流，整流二极管SI反向恢复电流大，导致开关管T1/开关管T4损耗较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种ANPC型三电平逆变器控制方法以及ANPC型三电平逆变器，以提供一种散热均匀、开关管损耗较小的ANPC型三电平逆变器。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：