[发明专利]一种七电平ANPC变流器及其开关状态转换方法

说明书

本发明提供了一种七电平ANPC变流器，包括多个母线相连接的单相七电平ANPC桥臂，每个所述单相七电平ANPC桥臂均包括多个相互连接的支路，每个支路均包括多个依次相连接的开关器件，且其中两个支路间设置有多个并联连接的悬浮电容及多个并联连接的辅助换流电容，ANPC变流器中还增设有多个静态均压电阻、辅助换流二极管、及辅助电阻；本发明还提供了该ANPC变流器的开关状态转换方法，该方法包括31种开关状态的转换，且对应于3类转换方式，且通过第三类转换方式实现第一辅助电流电容C_a1的电压与第二辅助电流电容C_a2的电压的控制；通过控制各器件的换流顺序，完全消除传统换流方法中相电压多电平跳变问题及串联器件动态均压问题。

技术领域

本发明涉及一种变流器及其开关状态转换方法，尤其涉及一种七电平ANPC变流器及其开关状态转换方法，属于变流器技术领域。

背景技术

近年来，随着驱动功率的增大，越来越多的交流传动系统采用10kV甚至更高的电压等级。由于目前成熟开关器件的最高耐压仅为4.5kV～6.5kV，因此多电平变换器成为各国学者的研究热点。相较于传统两电平变换器，多电平变换器具有控制灵活，输出电平数多，输出波形更加接近正弦波，在功率开关器件耐压值相同的条件下，可以获得更高的输出电压。目前工业领域上应用的多电平变流器拓扑结构主要有二极管箝位型、电容箝位型、H桥级联型、模块组合型、层叠式多单元型以及有源中点箝位型(ANPC)。

ANPC拓扑结构可认为是由普通三电平ANPC拓扑结构与电容箝位型拓扑结构组合而成。此拓扑结构能较好地克服其他拓扑结构中的问题，其所需的箝位器件及悬浮电容都较少，具有公共直流母线，可很方便的四象限运行，可无变压器运行，可在低速下输出满转矩。由于以上优点，ANPC拓扑结构非常适用于高电压、大容量、高性能的应用场合。

然而，ANPC变流器在开关状态转换过程中可能产生相电压的多电平跳变，产生较大的dv/dt，这对输出滤波不利，对电机绕组的绝缘将产生较大的压力；并且开关状态转换过程中还会产生串联器件动态均压问题，较高的动态电压甚至会损坏串联器件。为了保证ANPC变流器的正常运行及电机的绝缘安全，上述问题必须得到合理的控制。

综上所述，如何完成七电平ANPC变流器的开关状态转换，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种七电平ANPC变流器及其开关状态转换方法，能够保证ANPC变流器的正常运行及电机的绝缘安全。

本发明的技术解决方案是：

一种七电平ANPC变流器，包括多个母线相连接的单相七电平ANPC桥臂，每个所述单相七电平ANPC桥臂均包括多个相互连接的支路，每个支路均包括多个依次相连接的开关器件，且其中两个支路间设置有多个并联连接的悬浮电容及多个并联连接的辅助换流电容，所述ANPC变流器中还增设有多个静态均压电阻、辅助换流二极管、及实现辅助换流电容慢速放电的辅助电阻，所述辅助电阻与所述辅助换流二极管并联连接。

优选地，所述单相七电平ANPC桥臂包括相互连接的第一支路、第二支路、第三支路、第四支路及第五支路；