[发明专利]三相共模电流与开关损耗协同抑制的逆变系统

权利要求书

1.一种三相共模电流与开关损耗协同抑制的逆变系统，包括直流供电系统(10)，三相三电平ANPC逆变电路(20)，三相限流电容(30)，滤波电路(40)和三相负载(50)；

所述的三相三电平ANPC逆变电路(20)包括直流正母线P、直流负母线N、直流母线中点O、两个相同的支撑电容和逆变主电路(21)，其中，逆变主电路(21)包括A相桥臂(211)、B相桥臂(212)、C相桥臂(213)，每一相桥臂包括6个带反并联二极管的开关管，即逆变主电路(21)合计共18个带反并联二极管的开关管和18个反并联二极管，其中，18个带反并联二极管的开关管分别记为开关管S_ij，18个反并联二极管分别记为二极管D_ij，其中i表示三相，i＝a，b，c，j表示开关管和二极管的序号，j＝1，2，3，4，5，6；两个支撑电容分别记为支撑电容C₁和支撑电容C₂，支撑电容C₁和支撑电容C₂串联后与逆变主电路(21)并联，支撑电容C₁连接在直流正母线P和直流母线中点O之间，支撑电容C₂连接在直流母线中点O和直流负母线N之间，逆变主电路的A、B、C三相桥臂在直流正母线P和直流负母线N之间互相并联；在每个桥臂上，开关管S_i1的输入端接直流正母线P，开关管S_i1的输出端接开关管S_i2的输入端，开关管S_i2的输出端接开关管S_i3的输入端，开关管S_i3的输出端接开关管S_i4的输入端，开关管S_i4的输出端接直流负母线N，开关管S_i5的输入端接开关管S_i1的输出端，开关管S_i5的输出端接直流母线中点O，开关管S_i6的输入端接直流母线中点O，开关管S_i6的输出端接开关管S_i3的输出端；开关管S_a2和开关管S_a3的公共节点记为点a，开关管S_b2和开关管S_b3的公共节点记为点b，开关管S_c2和开关管S_c3的公共节点记为点c；

所述三相负载(50)包括U相交流母线(51)、V相交流母线(52)和W相交流母线(53)，其中，U相交流母线(51)的端点记为点u，V相交流母线(52)的端点记为点v，W相交流母线(53)的端点记为点w；

其特征在于，

所述三相限流电容(30)包括三个相同的限流电容，三个限流电容分别记为限流电容C₃、限流电容C₄和限流电容C₅；

所述滤波电路(40)包括下述两种拓扑结构：

第一种：所述滤波电路(40)包括三个相同的滤波电感、三个相同的滤波电容和一个拉回直流母线中点O的电感，三个滤波电感分别记为滤波电感L₁、滤波电感L₂和滤波电感L₃，三个滤波电容分别记为滤波电容C₆、滤波电容C₇和滤波电容C₈，拉回直流母线中点O的电感记为平衡电感L₀；滤波电感L₁的一端与点a相连，另一端与滤波电容C₆串联，滤波电感L₂的一端与点b连接，另一端与滤波电容C₇串联，滤波电感L₃的一端与点c连接，另一端与滤波电容C₈串联，滤波电感L₁和滤波电容C₆串联的公共节点记为点j，滤波电感L₂和滤波电容C₇串联的公共节点记为点k，滤波电感L₃和滤波电容C₈串联的公共节点记为点l，滤波电容C₆、滤波电容C₇、滤波电容C₈的另一端连接在一起并记为中性点Q，平衡电感L₀的一端连接中性点Q，另一端连接直流母线中点O，即平衡电感L₀连接在中性点Q和直流母线中点O之间；

第二种：所述滤波电路(40)包括第一组三个相同的滤波电感、第二组三个相同的滤波电感、三个相同的滤波电容和一个拉回直流母线中点O的电感，第一组三个滤波电感分别记为滤波电感L₁、滤波电感L₂和滤波电感L₃，第二组三个滤波电感分别记为滤波电感L₄、滤波电感L₅和滤波电感L₆，三个滤波电容分别记为滤波电容C₆、滤波电容C₇和滤波电容C₈，拉回直流母线中点O的电感记为平衡电感L₀；滤波电感L₁的一端与点a相连，另一端与滤波电容C₆、滤波电感L₄串联，滤波电感L₂的一端与点b连接，另一端与滤波电容C₇、滤波电感L₅串联，滤波电感L₃的一端与点c连接，另一端与滤波电容C₈、滤波电感L₆串联，滤波电感L₄的另一端记为点j，滤波电感L₅的另一端记为点k，滤波电感L₆的另一端记为点l，滤波电容C₆、滤波电容C₇、滤波电容C₈的另一端连接在一起并记为中性点Q，平衡电感L₀的一端连接中性点Q，另一端连接直流母线中点O，即平衡电感L₀连接在中性点Q和直流母线中点O之间；

所述三相限流电容(30)接于三相三电平ANPC逆变电路(20)之后，限流电容C₃的一端与点a相连，限流电容C₄的一端与点b相连，限流电容C₅的一端与点c相连，将限流电容C₃、限流电容C₄、限流电容C₅的另一端连接在一起并接地；

所述负载(50)的U相交流母线(51)的端点u连接滤波电路(40)的点j，V相交流母线(52)的端点v连接滤波电路(40)的点k，W相交流母线(53)的端点w连接滤波电路(40)的点l；

所述限流电容C₃、限流电容C₄、限流电容C₅的电容值和平衡电感L₀的电感值满足如下关系：

C₀≤C_ph2 (1)

式中，

C₀为限流电容C₃、限流电容C₄、限流电容C₅的电容值；

L为滤波电感L₁、滤波电感L₂、滤波电感L₃的电感值；

C_ph1为对地寄生电容累加和1，C_ph1＝3×C_p1，其中，C_p1＝C_p11+C_p12+C_p13+C_p14，C_p11代表开关管S_a2的输出端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p11，C_p12代表开关管S_a3的输入端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p12，C_p13代表二极管D_a2的阳极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p13，C_p14代表二极管D_a3的阴极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p14，寄生电容C_p11、寄生电容C_p12、寄生电容C_p13、寄生电容C_p14的电容值之和记为寄生电容和C_p1；

C_ph2为对地寄生电容累加和2，C_ph2＝3×(C_p2+C_p3+C_p4+C_p5+C_p6)，其中，C_p2＝C_p21+C_p22，C_p21代表开关管S_a1的输入端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p21，C_p22代表二极管D_a1的阴极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p22，寄生电容C_p21、寄生电容C_p22的电容值之和记为寄生电容和C_p2；C_p3＝C_p31+C_p32+C_p33+C_p34+C_p35+C_p36，C_p31代表开关管S_a1的输出端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p31，C_p32代表开关管S_a2的输入端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p32，C_p33代表开关管S_a5的输入端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p33，C_p34代表二极管D_a1的阳极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p34，C_p35代表二极管D_a2的阴极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p35，C_p36代表二极管D_a5的阴极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p36，寄生电容C_p31、寄生电容C_p32、寄生电容C_p33、寄生电容C_p34、寄生电容C_p35、寄生电容C_p36的电容值之和记为寄生电容和C_p3；C_p4＝C_p41+C_p42+C_p43+C_p44+C_p45+C_p46，C_p41代表开关管S_a3的输出端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p41，C_p42代表开关管S_a4的输入端对地共模寄生电容的，记为寄生电容C_p42，C_p43代表开关管S_a6的输出端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p43，C_p44代表二极管D_a3的阳极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p44，C_p45代表二极管D_a4的阴极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p45，C_p46代表二极管D_a6的阳极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p46，寄生电容C_p41、寄生电容C_p42、寄生电容C_p43、寄生电容C_p44、寄生电容C_p45、寄生电容C_p46的电容值之和记为寄生电容和C_p4；C_p5＝C_p51+C_p52，C_p51代表开关管S_a4的输出端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p51，C_p52代表二极管D_a4的阳极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p52，寄生电容C_p51、寄生电容C_p52的电容值之和记为寄生电容和C_p5；C_p6＝C_p61+C_p62+C_p63+C_p64，C_p61代表开关管S_a5的输出端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p61，C_p62代表开关管S_a6的输入端对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p62，C_p63代表二极管D_a5的阳极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p63，C_p64代表二极管D_a6的阴极对地共模寄生电容，记为寄生电容C_p64，寄生电容C_p61、寄生电容C_p62、寄生电容C_p63、寄生电容C_p64的电容值之和记为寄生电容和C_p6；

所述寄生电容和C_p1、寄生电容和C_p2、寄生电容和C_p3、寄生电容和C_p4、寄生电容和C_p5、寄生电容和C_p6均通过阻抗分析仪测量得到。