[发明专利]一种T型三电平变流器直流侧电容容值的设计方法

说明书

本发明涉及一种T型三电平变流器直流侧电容容值的设计方法，根据最大中点电压的波动情况，确定直流侧电容容值。考虑到开关器件发生开路故障，首先应辨别T型三电平变流器发生开路故障的桥臂，然后将发生开路故障桥臂上所有开关器件的驱动信号关闭，在此基础上确定最大中点电压波动系数，最后得到直流侧电容容值。该设计方法使得大量容值较大的直流侧电解电容可以用容值较小的薄膜电容代替，减低成本，减轻体积和增强功率密度。

技术领域

本发明涉及T型三电平变流器直流侧电容容值的设计方法，更具体地说是根据最大中点电压的波动情况，确定直流侧电容容值的设计方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，三电平变流器受到了广泛地关注。相比于传统的两电平变流器，三电平变流器具有较低的总谐波畸变率、较低的器件电压应力和较高的能量转换效率。正是这些优点，使得三电平变流器被广泛应用于如电机驱动、电能质量和可再生能源发电等诸多领域。

三电平变流器的拓扑可以分为中点钳位型和H桥级联型两类。中点钳位型拓扑又分为二极管钳位型、飞跨电容型和T型中点钳位型。最近，T型三电平变流器被提出用于高效率和低电压的领域，如光伏并网逆变器和功率因数整流器。它结合了两电平变流器和中点钳位型三电平变流器的优点，例如较低的传导损耗，较低开关损耗和良好的输出电能质量。

T型三电平变流器通常在直流侧使用大量的电解电容来保持直流侧电压稳定，但是导致系统体积较大，功率密度较低。因此，需要提供一种T型三电平变流器直流侧电容容值的设计方法，使得薄膜电容可以替代电解电容。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题，提供了一种T型三电平变流器直流侧电容容值的设计方法，采用容值较小的薄膜电容代替大量容值较大的直流侧电解电容，达到降低成本，减小体积和减轻重量的目的。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明提供了一种T型三电平变流器直流侧电容容值的设计方法，包括如下步骤：

步骤S1、计算各相相电流的平均值，判断T型三电平变流器是否发生开路故障；

步骤S2、关闭发生开路故障的桥臂上所有开关器件的驱动信号；

步骤S3、确定出最大中点电压波动系数；

步骤S4、根据最大中点电压波动系数，确定直流侧电容容值。

进一步地，所述步骤S1，判断T型三电平变流器是否发生开路故障具体为：

判断计算出的各相相电流的平均值是否为0，如果为0，说明电路运行正常，否则，说明T型三电平变流器相应的桥臂有开关器件发生开路。

进一步地，所述步骤S3，确定最大中点电压波动系数具体为：

步骤S3.1、确定出归一化中点电流其计算公式如下：

其中,u_x代表T型三电平变流器的调制电压；u_dc代表直流侧电压的一半；代表T型三电平变流器输出的相电流并且相电流的峰值为1；如果桥臂发生开路故障，相应K_x的值为0，否则K_x的值为1；

步骤S3.2、基于所述归一化中点电流确定出中点电压Δu_NP，其表示为：

其中，K代表最大中点电压波动系数；

步骤S3.3、最大的中点电压波动一般控制在直流侧电压的5％以内，根据归一化中点电流积分的最大值对应中点电压波动为直流侧的5％，计算出的K值，即求出最大中点电压波动系数。