[发明专利]一种中性点箝位H桥五电平高压变频器及其调制方法

权利要求书

1.一种中性点箝位/H桥五电平高压变频器，其特点在于，包括预充电电路、18路脉冲变压器、整流桥、3个五电平NPC/H-桥单元、12块脉冲驱动板和控制板；其中，所述预充电电路经所述18路脉冲变压器和所述整流桥分别与所述3个五电平NPC/H-桥单元连接，所述控制板通过所述12块脉冲驱动板与所述3个五电平NPC/H-桥单元连接。

2.根据权利要求1所述的中性点箝位/H桥五电平高压变频器，其特征在于，所述五电平NPC/H-桥单元包括直流侧电源和逆变电路，其中，所述直流侧电源由输入侧移相变压器、整流器和直流侧电容构成，所述逆变电路由两个NPC桥臂构成H桥，每个NPC桥臂由四个IGBT和两个二级管构成。

3.根据权利要求1所述的中性点箝位/H桥五电平高压变频器，其特征在于，所述控制器包括FPGA和DSP。

4.根据权利要求3所述的中性点箝位/H桥五电平高压变频器，其特征在于，所述DSP用于算法运算，所述FPGA用于产生脉冲触发所述五电平NPC/H-桥单元中的IGBT。

5.根据权利要求1所述的中性点箝位/H桥五电平高压变频器，其特征在于，每个脉冲驱动板用于触发所述五电平NPC/H-桥单元中的两个IGBT。

6.一种基于权利要求1所述的中性点箝位/H桥五电平高压变频器的三段式空间矢量脉宽调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、选择下一首发状态：

对于任意的开关状态[S_a，S_b，S_c]，定义其开关状态值S为：

S=Σi=a,b,cSi]]>

此外，定义两个参数来描述开关顺序的变化，开关状态变化总量ΔS和单相开关状态变化值δS：

ΔS=Σi=a,b,c|Si1′-Si3′|]]>

δS=maxi=a,b,c|Si1′-Si3′|]]>

然后，根据以下原则得出第二个开关顺序的首发状态：

1)找出下一个三角形中具有最小开关状态变化总量ΔS的所有开关状态，如果含有多于一个状态，那么进行下一步；

2)选择具有最小的单相开关状态变化值δS的开关状态，如果还有多余状态，那么进行下一步；

3)选择具有最小开关状态值S的首发状态完成算法；

步骤二、设计开关顺序：

对于每个扇区中的16个三角形，将每个三角形中的各个开关状态值根据降序依次标号为①至⑤，同一个三角形中的状态值为连续的整数；根据开关顺序产生规律表，含有圆点和箭头的直线表示开关顺序，圆点位置则表示首发状态；开关顺序根据首发状态得出，含有箭头的直线经过3个开关状态，形成三段式开关顺序，每个扇区中的三角形含有5种开关顺序，并且根据首发状态选择其中的1种作为开关顺序；

步骤三、开关顺序解码：

利用解码表将数字编码转换成驱动信号，其中，解码表为5种可能的数字编码-2，-1，0，1和2，进而产生门极驱动信号；数字编码1和-1对应着两种不同的电路状态，数字编码0对应着三种不同的电路状态。

7.根据上述的中性点箝位/H桥五电平高压变频器的三段式空间矢量脉宽调制方法，其特征在于，步骤二中，开关顺序设计的约束条件为：开关状态的改变仅仅涉及一个桥臂的两个开关器件，即一个器件导通，另一个器件截止。