[发明专利]一种H桥五电平有源中点钳位逆变器及死区效应抑制方法

说明书

本发明公开了一种H桥五电平有源中点钳位逆变器，由五电平有源中点钳位型拓扑结构的左右桥臂连接而成，左、右桥臂的直流母线两端并联之后分别连接第一分压电容器C_d1和第二分压电容器C_d2，所述的第一分压电容器C_d1和第二分压电容器C_d2串联；还公开了其死区效应抑制方法，通过将高压管在电压过零点死区时间内的开关状态维持在上一个状态，改变死区时间内的续流通路，使得死区时间内5L‑ANPC逆变器输出零电平，抑制了有源中点钳位五电平H桥输出电压过零点处由死区效应导致的多电平越级跳变问题，降低了对输出负载dv/dt的要求。

技术领域

本发明属于变流器控制技术领域，具体涉及一种H桥五电平有源中点钳位逆变器，以及其死区效应抑制方法。

背景技术

多电平变换器具有高功率因数、低开关损耗、低谐波含量、低dv/dt等优点，已广泛应用在新能源并网、交流调速、直流输电等领域。而五电平有源中点钳位型逆变器相对传统的二极管钳位型、飞跨电容型逆变器，不需要大量的钳位二极管和钳位电容，且易于实现电容电压的平衡控制，控制系统的复杂性较低，正受到越来越多的关注。

为了防止电源直通而引入的死区时间会导致五电平有源中点钳位H桥逆变器在输出电压过零点处出现多电平越级跳变现象，多电平越级跳变现象会导致过高的dv/dt，这对主回路吸收电路和输出滤波器提出了更高的设计要求，也不利于电机等负载的绝缘。

目前现有的研究文献通过采用额外的硬件增加续流通路的方式，增加了系统的体积、成本以及控制复杂度。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的之一在于提供一种H桥五电平有源中点钳位逆变器及其死区效应抑制方法，以抑制传统有源中点钳位型五电平H桥逆变器输出电压过零点多电平越级跳变问题。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一种有源中点钳位五电平H桥逆变器，由结构完全一致的左、右桥臂组成，每个桥臂均为五电平有源中点钳位型拓扑结构，左、右桥臂的直流母线两端并联之后分别连接第一分压电容器C_d1和第二分压电容器C_d2，所述的第一分压电容器C_d1和第二分压电容器C_d2串联；所述的五电平有源中点钳位型拓扑结构包括由开关器件S_1L/S_1R、开关器件S_1L'/S_1R'、开关器件S_2L/S_2R、开关器件S_2L'/S_2R'依次连接形成的第一支路，由开关器件S_3L/S_3R、开关器件S_4L/S_4R、开关器件S_4L'/S_4R'、开关器件S_3L'/S_3R'依次连接形成的第二支路，由第一分压电容器C_d1和第二分压电容器C_d2形成的第三支路和由悬浮电容器C_fL/C_fR形成的第四支路，开关器件S_1L/S_1R～S_4L/S_4R、开关器件S_1L'/S_1R'～S_4L'/S_4R'的发射极分别与二极管D_1L/D_1R～D_4L/D_4R、二极管D_1L'/D_1R'～D_4L'/D_4R'的正极相连接，开关器件S_1L/S_1R～S_4L/S_4R、开关器件S_1L'/S_1R'～S_4L'/S_4R'的集电极分别与二极管D_1L/D_1R～D_4L/D_4R、二极管D_1L'/D_1R'～D_4L'/D_4R'的负极相连接；所述的第一支路中开关器件S_1L/S_1R的发射极同时与开关器件S_1L'/S_1R'的集电极、开关器件S_3L/S_3R的集电极相连接，开关器件S_1L'/S_1R'的发射极同时与第一分压电容器C_d1的负极、开关器件S_2L/S_2R的集电极相连接，开关器件S_2L/S_2R的发射极同时与开关器件S_2L'/S_2R'的集电极、开关器件S_3L'/S_3R'的发射极相连接；所述的第二支路中开关器件S_3L/S_3R的发射极同时与开关器件S_4L/S_4R集电极、悬浮电容器C_fL/C_fR的正极相连接，开关器件S_4L/S_4R的发射极与开关器件S_4L'/S_4R'的集电极相连接，开关器件S_4L'/S_4R'的发射极同时与悬浮电容器C_fL/C_fR的负极、开关器件S_3L'/S_3R'的集电极相连接；所述的第三支路中第一分压电容器C_d1的正极与开关器件S_1L/S_1R的集电极相连接，第一分压电容器C_d1的负极与第二分压电容器C_d2的正极相连接，第二分压电容器C_d2的负极与开关器件S_2L'/S_2R'的集电极相连接；所述的第四支路中悬浮电容器C_fL/C_fR的正极同时连接开关器件S_3L/S_3R的发射极、开关器件S_4L/S_4R的集电极，悬浮电容器C_fL/C_fR的负极同时连接开关器件S_4L'/S_4R'的发射极、开关器件S_3L'/S_3R'的集电极。