[发明专利]一种准四电平变换器拓扑结构及其SVPWM算法

权利要求书

1.一种准四电平NPC变换器拓扑结构，其特征是，包括2个电压成比例的输入直流电源和传统三电平三桥臂NPC拓扑结构两部分；成比例的直流电源的电压比为（2:1）；三电平NPC拓扑结构采用对称的三相桥臂结构，每相桥臂均包括4个电力电子开关器件和2个用于中点箝位的并联二极管，每个开关器件的开关状态均受相应的触发信号控制。

2.如权力要求1所述的一种准四电平NPC变换器拓扑结构，其特征是，所述输入电源为2个不对称的直流电压源，2个不对称直流电压源采用串联方式，电源电压比例为2:1，在2个电压源中点处取出中点箝位电压，即逆变器的第3个电平，所述电源结构与NPC拓扑结构的三相桥臂相并联后，使两相间输出线电压电平数由传统三电平的5个电平数增加至四电平的7个电平数，实现电平数的增加；使所使用的开关器件数量比传统四电平结构每相减少2个，箝位二极管数量每相也减少2个，结构大为精简，大大降低了控制的复杂度及实际实现时的成本。

3.一种适用于如权利1所述准四电平NPC变换器拓扑结构的SVPWM算法，其特征是，对于基本空间矢量形成的正六边形结构，采用常规的60°分区方式，将正六边形划分为6个正三角形区域；相较于传统四电平拓扑结构，由于结构的简化造成部分矢量缺失，故采用第一、三、五区域通过旋转重合及第二、四、六区域通过旋转重合，以实现相对对称的分区方式，为了尽可能的减小开关损耗及开关管的电压应力，提出一种8个小区的小区划分方式。

4.一种针对权力要求1所述的准四电平变换器的空间矢量脉冲宽度调制方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、根据准四电平NPC变换器在不同开关状态组合下的输出相电压，计算各个输出相电压所对应的空间矢量，以此作出准四电平变换器拓扑结构的基本空间矢量图；

步骤二、根据绘制的基本空间矢量图对调制区域进行分区，并对参考三相相电压U_a、U_b、U_c进行Clarke变换到U_α、U_β坐标系，得到给定的参考电压矢量，并判断参考电压矢量所在的大区域及小区间，确定合成参考电压矢量的最近3个基本电压矢量；

步骤三、根据伏秒平衡法则，计算合成参考电压矢量的3个基本电压矢量分别的作用时间；

步骤四、确定矢量状态排序；为了尽可能的减少开关损耗，在基本空间矢量作用的切换过程中，尽量做到以每次切换过程只发生在一个桥臂上面，且每次切换应尽可能少的改变电力电子开关器件的开关状态为主要目的来确定矢量的状态排序；

步骤五、根据矢量的状态，由准四电平变换器拓扑结构的工作原理确定开关器件的状态信号。