[发明专利]一种高频率六电平变换器及其拓扑电路与调制方法

权利要求书

1.一种六电平变换器的拓扑电路，其特征是：包括并联的三相桥臂，每相桥臂包括一个半桥电路和一个H桥电路，半桥电路包括连个两个串联的开关管，半桥电路中点一侧连接后级H桥电路，后级H桥电路包括四个首尾串联的开关管，H桥电路上下中点分别连接飞跨电容，H桥电路左右中点一侧连接前级半桥，H桥左右中点另一侧为输出端，H桥电路的上下中点及上下中点中的任意相邻的两点之间设置一个开关管。

2.如权利要求1所述的一种六电平变换器的拓扑电路，其特征是：作为半桥电路的开关管采用IGBT开关管。

3.如权利要求1所述的一种六电平变换器的拓扑电路，其特征是：H桥电路的开关管采用MOSFET管。

4.一种高频率六电平变换器，其特征是：将如权利要求1-3任一项所述的一种六电平变换器的拓扑电路作为变换器的主电路，并联的三相桥臂分别连接直流电压源，各个开关管均由控制电路驱动；每一相上设置的六电平变换器的拓扑电路的输出端经滤波器与负载相连或直接并入电网。

5.如权利要求4所述的一种高频率六电平变换器，其特征是：所述滤波器为L型滤波器。

6.如权利要求4所述的一种高频率六电平变换器，其特征是：所述控制电路包括保护电路、驱动电路、采样调理电路和DSP模块，DSP模块与保护电路双向通信，DSP模块分别连接采样调理电路和驱动电路，DSP模块根据采样调理电路传输的数据，控制驱动电路输出PWM信号驱动桥臂中开关管的开通与关断。

7.如权利要求6所述的一种高频率六电平变换器，其特征是：所述采样调理电路采集数据包括输入电压源的直流电压、直流电流、飞跨电容电压以及滤波器输出的三相电压值大小。

8.一种高频率六电平变换器的调制方法，采用了权利要求4-7中任一项所述的高频率六电平变换器，用于控制六电平变换器的拓扑电路中的飞跨电容电压，其特征是，包括如下步骤：

通过层叠载波的方式，建立五层三角载波作为与三相调制波对比的基准值；

将变换器的输出电流及电压的检测值与给定值比较得到误差，根据误差生成初始三相调制波；

采集变换器的主电路中飞跨电容的电压，并计算与飞跨电容电压给定值的误差，获得电容补偿值，将电容的补偿值将电容补偿值叠加至初始调制波，获得最终的三相调制波；

采用层叠载波方法将最终三相调制波与五层三角载波相比较，获得每层三角载波的驱动脉冲控制变换器的开关状态，使不同电平的作用时间改变，从而控制飞跨电容电压。

9.如权利要求8所述的调制方法，其特征是：所述将变换器的输出电流及电压的检测值与给定值比较得到误差，根据误差生成初始三相调制波的方法，具体为：

设定变换器的三相输出电压和电流的期望值；

采集变换器的输出电压值和电流值，给定三相交流电工作频率，通过Park变换得到d、q轴数值；

将得到d、q轴数值与变换器的三相输出电压和电流的期望值对比得到误差，将误差经过比例积分调节得到合适的控制量，将控制量经过Park反变换输出初始三相调制波。

10.如权利要求8所述的调制方法，其特征是：所述采集变换器的主电路中飞跨电容的电压，并计算与飞跨电容电压给定值的误差，获得电容补偿值的方法具体为：将通过PID运算将与飞跨电容电压给定值的误差经过比例积分获得电容补偿值。