[实用新型]一种单相三电平逆变器中点电位平衡控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种单相三电平逆变器中点电位平衡控制器。

背景技术

众所周知，三电平结构具有减小输出电压谐波含量、提高输出电压等级、减小输出滤波器尺寸以及降低开关管承受的电压应力等优点，因此，近年来越来越多的被应用在交流调压、调速以及UPS等领域，并逐渐成为研究的热点课题。

然而，电容均压问题一直是制约三电平结构电路应用的重要障碍，其中，直流母线电压中点电位偏移会影响输出电压的对称性、提高主开关管的耐压要求、增大输出电压谐波含量、使三电平各项优点向两电平退化。因此，三电平逆变器研究中的一个重要课题就是中点电位的平衡控制。

在现有技术的三电平逆变器中点电位平衡控制方面，中国专利《一种抑制三电平逆变器中点电位偏移装置》（专利号ZL201220448570.3），公开了一种抑制三电平逆变器中点电位偏移的装置，该装置在硬件上需要添加较多大功率元器件，包括IGBT、二极管和电感等，从而增加了整个逆变器的体积，并且该装置的硬件成本会随着逆变器功率等级的提高而增加。

另外，中国专利申请《NPC三电平结构中直流侧中点电位平衡的控制方法》（申请号201310312771.X），公开了一种NPC三电平结构直流侧中点电位平衡的控制方法，该方法以空间矢量脉宽调制（SVPWM）中各扇区冗余小矢量为调节手段，计算出一个开关周期内冗余小矢量作用时间的分配比例，以此对中点电位进行控制，该专利申请的控制算法复杂，增加了软件开销。

因此，三电平逆变器中点电位平衡控制领域亟需一种既能有效抑制中点电位偏移又不会过多增加产品成本和体积的控制装置。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种单相三电平逆变器中点电位平衡控制器，以实现既能有效抑制中点电位偏移又不会过多增加产品成本和体积的目的。

本实用新型所述的一种单相三电平逆变器中点电位平衡控制器，所述单相三电平逆变器包括逆变器控制回路以及带有开关器件控制端口的逆变器主回路，其中，所述逆变器主回路包括：具有第一左开关器件至第四左开关器件的左桥臂，以及具有第一右开关器件至第四右开关器件的右桥臂，其特征在于，所述控制器包括：

与所述逆变器主回路连接的电压/电流检测单元，其采集所述逆变器主回路的直流母线电压信号、中点电压信号、流过负载的负载电流信号以及零点电流信号，并予以输出；

与所述电压/电流检测单元连接的中点电位平衡控制单元，其接收所述直流母线电压信号、中点电压信号、负载电流信号以及零点电流信号，并输出相应的平衡使能信号；以及

与所述中点电位平衡控制单元连接的脉冲控制单元，其接收所述平衡使能信号以及所述逆变器控制回路输出的分别与所述第一左开关器件至第四左开关器件以及第一右开关器件至第四右开关器件对应的第一左调制信号至第四左调制信号以及第一右调制信号至第四右调制信号，并向所述开关器件控制端口输出用于对中点电位进行平衡控制的第一左修正调制信号至第四左修正调制信号以及第一右修正调制信号至第四右修正调制信号。

在上述的单相三电平逆变器中点电位平衡控制器中，

所述中点电位平衡控制单元包括：

信号比较电路，其接收所述直流母线电压信号、中点电压信号、负载电流信号以及零点电流信号，并输出中点电位过高信号、中点电位过低信号以及负载电流方向信号；

与所述信号比较电路连接的修正选择电路，其接收所述中点电位过高信号、中点电位过低信号以及负载电流方向信号，并输出所述平衡使能信号；

所述脉冲控制单元包括：

逻辑判断电路，其接收所述平衡使能信号以及所述逆变器控制回路输出的分别与所述第一左开关器件至第四左开关器件以及第一右开关器件至第四右开关器件对应的第一左调制信号至第四左调制信号以及第一右调制信号至第四右调制信号，并输出多路选择信号；

与所述逻辑判断电路连接的调制信号修正电路，其接收所述多路选择信号、所述第一左调制信号至第四左调制信号以及第一右调制信号至第四右调制信号，并输出所述第一左修正调制信号至第四左修正调制信号以及第一右修正调制信号至第四右修正调制信号。

在上述的单相三电平逆变器中点电位平衡控制器中，所述信号比较电路包括：

第一比较器，其正输入端接收所述中点电压信号，其负输入端一方面通过第一电阻接收所述直流母线电压信号，另一方面通过第二可调电阻接地，其输出端输出所述中点电位过高信号；