一種中點箝位型三相三電平變換器及其調制方法技術

本發明專利技術提供一種中點箝位型三相三電平變換器的調制方法，首先判斷功率因數是否大于預設閾值；在所述功率因數大于所述預設閾值時，向三相電壓調制波中注入固定分量；在所述功率因數小于所述預設閾值，采用雙調制波載波進行三相電壓調制。也即，通過在不同的系統功率因數值范圍中，分別采用往三相調制波中注入固定分量方式和雙調制波載波方式，使得系統直流母線電容在減小一定容量的條件下，中點電位波動和共模電壓波形依然在可控可接受范圍之內。

Neutral point clamped three-phase three level converter and modulation method thereof

The present invention provides a modulation method of three-phase neutral point clamped three level converter, first determine whether the power factor is greater than the preset threshold; the power factor is larger than the preset threshold value, the fixed component injection to three-phase voltage modulation wave; the power factor is smaller than the preset threshold, using double modulation wave carrier phase voltage modulation. That is, through the system in different power by numerical range, respectively by injecting the fixed component mode and double modulation wave carrier to phase modulation wave, the system of DC bus capacitor in smaller capacity under the condition of neutral point potential fluctuations and common mode voltage waveform is still controllable in the acceptable range.

【技術實現步驟摘要】
一種中點箝位型三相三電平變換器及其調制方法
本專利技術涉及電力電子
，特別涉及一種中點箝位型三相三電平變換器及其調制方法。
技術介紹
二極管中點箝位型三電平變換器拓撲和ANPC(ActiveNeutralPointClamped，有源中點箝位)型三電平變換器拓撲，是兩種目前應用較為廣泛的三電平拓撲。如圖1所示，對于二極管中點箝位型三電平變換器拓撲，其中的AS5、AS6、BS5、BS6、CS5、CS6為二極管，其余為開關管；對于ANPC型三電平變換器拓撲，所有的開關均為開關管。兩者均存在直流母線中點電位波動問題。而直流母線中點電位波動會對輸出電壓電流THD、器件電壓應力、共模電壓、系統損耗等多方面造成影響，因此，需要相應的解決方案來抑制中點電位波動，尤其是抑制較難治理的低頻波動。目前，抑制二極管箝位型和ANPC型三電平拓撲中點電位低頻波動的解決方案通常可以分成硬件方案和軟件方案兩大類。其中，軟件方案因只需要通過對算法加以調整，不需要(或很少)增加額外的硬件成本，成為目前廣為采用的主流方案。軟件方案從調制方式可分成基于載波調制的方案和基于空間矢量調制的方案兩類；由于空間矢量調制對于硬件中數字處理器的計算資源要求較高、算法較為復雜，因此對于抑制拓撲中點電位低頻波動，現有技術通常采用往三相電壓調制波中注入特定的零序分量。但是由于等效注入調制波的零序分量并不是一個規則的波形，因此會嚴重影響三相共模電壓波形，而在光伏等領域應用中，較差的共模電壓會影響漏電流、EMC等性能。
技術實現思路
本專利技術提供一種中點箝位型三相三電平變換器及其調制方法，以解決現有技術中嚴重影響三相共模電壓波形的問題。為實現上述目的，本申請提供的技術方案如下：一種中點箝位型三相三電平變換器的調制方法，應用于中點箝位型三相三電平變換器中的控制器，所述中點箝位型三相三電平變換器包括三個橋臂，每個橋臂包括：由第一開關、第二開關和第五開關相連組成的上橋臂，以及由第三開關、第四開關和第六開關相連組成的下橋臂，第五開關和第六開關的連接點與直流母線中點相連，第二開關和第三開關的連接點為對應相交流輸出端；第一開關、第二開關、第三開關和第四開關均為開關管；所述中點箝位型三相三電平變換器的調制方法包括：判斷功率因數是否大于預設閾值；若所述功率因數大于所述預設閾值，則向三相電壓調制波中注入固定分量進行三相電壓調制；若所述功率因數小于所述預設閾值，則采用雙調制波載波進行三相電壓調制。優選的，所述固定分量的計算公式為：其中，m為調制度，ω為電網基波角頻率。優選的，所述向三相電壓調制波中注入固定分量進行三相電壓調制，包括：計算得到各相調制波與所述固定分量的和、作為各相的注入調制波；將各相的注入調制波分別與上載波進行比較，得到對應相的第一PWM信號；將各相的注入調制波分別與下載波進行比較，得到對應相的第二PWM信號；輸出各相的第一PWM信號控制對應橋臂中的第一開關和第三開關；輸出各相的第二PWM信號控制對應橋臂中的第二開關和第四開關。優選的，在所述計算得到各相調制波與所述固定分量的和、作為各相的注入調制波之前，還包括：計算得到各相調制波；在所述將各相的注入調制波分別與上載波進行比較，得到對應相的第一PWM信號之前，還包括：根據雙載波上下反向層疊原理，計算得到上載波和下載波。優選的，所述采用雙調制波載波進行三相電壓調制，包括：確定三相調制波中的最大值和最小值；計算得到各相的第一調制波和第二調制波；其中，各相的第一調制波為各相調制波與所述最小值之差的一半，各相的第二調制波為各相調制波與所述最大值之差的一半；將各相的第一調制波分別與上載波進行比較，得到對應相的第一PWM信號；將各相的第二調制波分別與下載波進行比較，得到對應相的第二PWM信號；輸出各相的第一PWM信號控制對應橋臂中的第一開關和第三開關；輸出各相的第二PWM信號控制對應橋臂中的第二開關和第四開關。優選的，在所述確定三相調制波中的最大值和最小值之前，還包括：計算得到所述三相調制波；在所述計算各相的第一調制波與上載波進行比較，得到對應相的第一PWM信號之前，還包括：根據雙載波上下層疊原理，計算得到上載波和下載波。一種中點箝位型三相三電平變換器，包括控制器和主電路；其中：所述主電路包括三個橋臂，每個橋臂包括：由第一開關、第二開關和第五開關相連組成的上橋臂，以及由第三開關、第四開關和第六開關相連組成的下橋臂，第五開關和第六開關的連接點與直流母線中點相連，第二開關和第三開關的連接點為對應相交流輸出端；第一開關、第二開關、第三開關和第四開關均為開關管；所述控制器包括：判斷單元，用于判斷功率因數是否大于預設閾值；調制單元，用于若所述功率因數大于所述預設閾值，則向三相電壓調制波中注入固定分量進行三相電壓調制；若所述功率因數小于所述預設閾值，則采用雙調制波載波進行三相電壓調制。優選的，所述固定分量的計算公式為：其中，m為調制度，ω為電網基波角頻率。優選的，所述調制單元用于向三相電壓調制波中注入固定分量進行三相電壓調制時，具體用于：計算得到各相調制波與所述固定分量的和、作為各相的注入調制波；將各相的注入調制波分別與上載波進行比較，得到對應相的第一PWM信號；將各相的注入調制波分別與下載波進行比較，得到對應相的第二PWM信號；輸出各相的第一PWM信號控制對應橋臂中的第一開關和第三開關；輸出各相的第二PWM信號控制對應橋臂中的第二開關和第四開關。優選的，所述調制單元用于采用雙調制波載波進行三相電壓調制時，具體用于：確定三相調制波中的最大值和最小值；計算得到各相的第一調制波和第二調制波；其中，各相的第一調制波為各相調制波與所述最小值之差的一半，各相的第二調制波為各相調制波與所述最大值之差的一半；將各相的第一調制波分別與上載波進行比較，得到對應相的第一PWM信號；將各相的第二調制波分別與下載波進行比較，得到對應相的第二PWM信號；輸出各相的第一PWM信號控制對應橋臂中的第一開關和第三開關；輸出各相的第二PWM信號控制對應橋臂中的第二開關和第四開關。本專利技術提供的所述中點箝位型三相三電平變換器的調制方法，首先判斷功率因數是否大于預設閾值；在所述功率因數大于所述預設閾值時，向三相電壓調制波中注入固定分量；在所述功率因數小于所述預設閾值，采用雙調制波載波進行三相電壓調制。也即，通過在不同的系統功率因數值范圍中，分別采用往三相調制波中注入固定分量方式和雙調制波載波方式，使得系統直流母線電容在減小一定容量的條件下，中點電位波動和共模電壓波形依然在可控可接受范圍之內。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術內的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述內的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現有技術提供的中點箝位型三相三電平變換器的結構示意圖；圖2是本專利技術實施例提供的中點箝位型三相三電平變換器的調制方法的流程圖；圖3是本專利技術另一實施例提供的中點箝位型三相三電平變換器的調制方法的部分流程圖；圖4是本專利技術另一實施例提供的中點箝位型三相三電平變換器的各相注入調制波的波形圖；圖5是本專利技術另一實施例提供的中點箝位型本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種中點箝位型三相三電平變換器的調制方法，其特征在于，應用于中點箝位型三相三電平變換器中的控制器，所述中點箝位型三相三電平變換器包括三個橋臂，每個橋臂包括：由第一開關、第二開關和第五開關相連組成的上橋臂，以及由第三開關、第四開關和第六開關相連組成的下橋臂，第五開關和第六開關的連接點與直流母線中點相連，第二開關和第三開關的連接點為對應相交流輸出端；第一開關、第二開關、第三開關和第四開關均為開關管；所述中點箝位型三相三電平變換器的調制方法包括：判斷功率因數是否大于預設閾值；若所述功率因數大于所述預設閾值，則向三相電壓調制波中注入固定分量進行三相電壓調制；若所述功率因數小于所述預設閾值，則采用雙調制波載波進行三相電壓調制。

【技術特征摘要】
1.一種中點箝位型三相三電平變換器的調制方法，其特征在于，應用于中點箝位型三相三電平變換器中的控制器，所述中點箝位型三相三電平變換器包括三個橋臂，每個橋臂包括：由第一開關、第二開關和第五開關相連組成的上橋臂，以及由第三開關、第四開關和第六開關相連組成的下橋臂，第五開關和第六開關的連接點與直流母線中點相連，第二開關和第三開關的連接點為對應相交流輸出端；第一開關、第二開關、第三開關和第四開關均為開關管；所述中點箝位型三相三電平變換器的調制方法包括：判斷功率因數是否大于預設閾值；若所述功率因數大于所述預設閾值，則向三相電壓調制波中注入固定分量進行三相電壓調制；若所述功率因數小于所述預設閾值，則采用雙調制波載波進行三相電壓調制。2.根據權利要求1所述的中點箝位型三相三電平變換器的調制方法，其特征在于，所述固定分量的計算公式為：其中，m為調制度，ω為電網基波角頻率。3.根據權利要求2所述的中點箝位型三相三電平變換器的調制方法，其特征在于，所述向三相電壓調制波中注入固定分量進行三相電壓調制，包括：計算得到各相調制波與所述固定分量的和、作為各相的注入調制波；將各相的注入調制波分別與上載波進行比較，得到對應相的第一PWM信號；將各相的注入調制波分別與下載波進行比較，得到對應相的第二PWM信號；輸出各相的第一PWM信號控制對應橋臂中的第一開關和第三開關；輸出各相的第二PWM信號控制對應橋臂中的第二開關和第四開關。4.根據權利要求3所述的中點箝位型三相三電平變換器的調制方法，其特征在于，在所述計算得到各相調制波與所述固定分量的和、作為各相的注入調制波之前，還包括：計算得到各相調制波；在所述將各相的注入調制波分別與上載波進行比較，得到對應相的第一PWM信號之前，還包括：根據雙載波上下反向層疊原理，計算得到上載波和下載波。5.根據權利要求1至4任一所述的中點箝位型三相三電平變換器的調制方法，其特征在于，所述采用雙調制波載波進行三相電壓調制，包括：確定三相調制波中的最大值和最小值；計算得到各相的第一調制波和第二調制波；其中，各相的第一調制波為各相調制波與所述最小值之差的一半，各相的第二調制波為各相調制波與所述最大值之差的一半；將各相的第一調制波分別與上載波進行比較，得到對應相的第一PWM信號；將各相的第二調制波分別與下載波進行比較，得到對應相的第二PWM信號；輸出各相的第一PWM信號控制對應橋臂中的第一開關和第三開關；輸出各相的第二PWM信號控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：莊加才，王新宇，崔雨晴，徐君，顧亦磊，
申請(專利權)人：陽光電源股份有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽,34