[发明专利]一种二极管箝位三电平逆变器不连续PWM调制方法

说明书

一种二极管箝位三电平逆变器不连续PWM调制方法，其特征在于，参与输出电压合成的小矢量不存在冗余状态，一个PWM周期内开关序列为5段式，通过调节上小矢量和下小矢量的作用角度区间控制中点电压平衡。根据逆变器输出电压所在的扇区小区编号，选择参与输出电压合成的三个空间矢量，并从逆变器三相电流中获取下小矢量作用时对应的中点电流流向符号；中点电压偏差乘以中点电流流向符号进入PI调节器进行闭环控制。PI调节器输出为小矢量作用角度区间调节信号，通过调节上小矢量和下小矢量的作用角度区间，实现中点电压平衡控制。相比常用的7段式连续PWM调制方法，本发明中IGBT动作次数降低28.6％，实现降低开关损耗的目的，同时满足中点电压平衡要求。

技术领域

本发明涉及一种二极管箝位三电平逆变器的PWM调制方法。

背景技术

根据电气原理，三相逆变器分为两电平逆变器和多电平逆变器两种，其中多电平逆变器中最常见的是二极管箝位三电平逆变器。二极管箝位三电平逆变器具有能量转换效率高、控制相对简单、du/dt低等优点，被广泛应用在新能源发电、电机拖动、抽水蓄能等领域。无论应用在哪个领域，都非常关注逆变器的能量转换效率问题，希望将逆变器的损耗降到最低。

逆变器损耗中占比重最大的是MOSFET、IGBT、IGCT等电力电子器件的开关损耗，逆变器一般采用PWM(Pulse Width Modulation)调制方法实现电力电子器件的开通关断控制，PWM调制方法分为连续PWM调制方法和不连续PWM调制方法两种，其中不连续PWM调制方法可通过减少一个PWM周期内的开关动作次数降低电力电子器件的开关损耗。

不连续PWM调制方法在两电平逆变器中已获得广泛应用。文献《三相逆变器统一空间矢量PWM实现方法[J]》(文小玲、尹项根等，电工技术学报)论述了PWMMax、PWMMin、DPWM0、DPWM1、DPWM2、DPWM3多种不连续PWM调制方法及其之间的区别与联系，但仅是应用在两电平逆变器。文献《大容量多电平变换器原理控制应用[M]》(李永东、肖曦等，科学出版社)论述了二极管箝位三电平逆变器的连续PWM调制方法，指出中点电压平衡是二极管箝位三电平逆变器稳定运行的基础。

发明内容

本发明的目的是克服现有PWM调制方法的缺点，提出一种针对二极管箝位三电平逆变器的不连续PWM调制方法。本发明可在降低二极管箝位三电平逆变器开关损耗的同时，维持中点电压的平衡。

本发明将二极管箝位三电平逆变器的矢量空间分为6个扇区，每个扇区细分为6个小区，根据小矢量在作用期间连接正负母线的情况，将小矢量分为上小矢量和下小矢量，上小矢量为作用时连接在正母线和0母线之间的小矢量，下小矢量为作用时连接在0母线和负母线之间的小矢量。通过调节PWM开关序列中上小矢量和下小矢量的作用角度区间实现中点电压的平衡控制。相比常用的7段式连续PWM调制方法，本发明不连续PWM调制方法参与输出电压合成的小矢量不存在冗余状态，本发明中一个PWM周期内开关序列为5段式，可以将电力电子器件开关次数在7段式连续PWM调制方法的基础上降低28.6％，大幅降低逆变器的开关损耗，同时可实现中点电压平衡控制。