[发明专利]用于多电平转换器的脉冲宽度调制控制

说明书

一种用于控制多电平转换器(1，70)的多个开关器件(15a‑d,75a‑b)的方法，所述方法包括：提供多个载波信号(C1‑C6)和参考信号(34，80)，参考信号(34，80)具有划分成多个连续的带(B1‑B6)的波形范围，动态地将多个载波信号(C1‑C6)分配给多个开关器件(15a‑d,75a‑b)，以及基于动态地分配的载波信号(C1‑C6)与参考信号(34，80)的比较，生成脉冲宽度调制信号(18，77)，以生成多个开关器件(15a‑d，75a‑b)的开关事件，其中，多个载波信号(C1‑C6)具有载波信号(C1‑C6)之间的相移，并且其中，动态地将多个载波信号(C1‑C6)分配给多个开关器件(15a‑d，75a‑b)，使得对于每个开关器件(15a‑d，75a‑b)，基于参考信号(34，80)相对于多个带(B1‑B6)的位置，旋转并且选择多个载波信号(C1‑C6)。

技术领域

本公开的各方面涉及一种多电平功率转换器，特别是涉及多电平功率转换器的脉冲宽度调制控制。功率转换器也可以称为“驱动器”、“驱动系统”或者“电源”，并且在整个说明书中，这些术语可能可互换地使用。

背景技术

例如在中压交流(alternating current，AC)驱动器、柔性交流传输系统(flexible AC transmission systems，FACTS)和高压直流(high voltage directcurrent，HVDC)传输系统的应用中，使用多电平功率变换器，因为单个功率半导体设备不能处理高电压。多电平转换器一般包括用于每一相的多个功率单元，每个功率单元包括具有半导体开关的逆变器电路，半导体开关可以改变各个单元的电压状态或者水平。根据所使用的逆变器电路的类型，例如半桥或者全桥，每个功率单元可以具有一个或多个开关支路。通过控制每个功率单元的各个开关支路的开关事件，可以控制每个单元上的电压，并且作为结果获得具有多个离散的电压水平的交流输出波形。多电平转换器经常由输出电压波形中的离散电平的数量来描述。

在一些应用中，可能希望使用脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)来控制多电平转换器中的开关事件。基于PWM的控制提供若干益处，尤其是每个电平处的谐波频谱的减少。在PWM方法的核心，多电平转换器一般使用相移三角载波。用于多电平转换器、特别是具有级联H桥拓扑的多电平转换器的传统方法，是相移脉冲宽度调制(phase-shiftedpulse width modulation，PSPWM)载波方法。在PSPWM方法中，将一般是正弦波形的用于每个单元的参考信号与三角载波进行比较，以获得该单元的第一开关支路的开关实例(instance)。每个单元一般具有其自己的三角载波。在PSPWM方法中，这些载波是相移的。将同一参考正弦波形与反三角载波进行比较，以获得同一单元的第二开关支路的开关实例。

但是，诸如上面提到的PWM方法的传统的PWM方法不提供线-线输出电压的最佳频谱。尤其是在高输出电压频率下，或者当转换器具有小的电平数量时，输出电压的质量劣化。如果输出电压频率高，并且转换器具有减小的电平数量，则一种显而易见的可选项是增大开关频率。但是增大开关频率也使总体的损耗增大。

发明内容

简而言之，本公开的各方面涉及一种多电平功率转换器，并且还涉及多电平功率转换器的脉冲宽度调制控制。

本公开的第一方面提供一种用于控制多电平转换器的多个开关器件的方法，所述方法包括：提供多个载波信号和参考信号，参考信号包括划分成多个连续的带的波形范围，动态地将多个载波信号分配给多个开关器件，以及基于动态地分配的载波信号与参考信号的比较，生成脉冲宽度调制信号，以生成多个开关器件的开关事件，其中，多个载波信号包括载波信号之间的相移，并且其中，动态地将多个载波信号分配给多个开关器件，使得对于每个开关器件，基于参考信号相对于多个带的位置，旋转并且选择多个载波信号。