[发明专利]NPC型三电平变流器的控制电路及NPC型三电平变流器

说明书

本发明提供了一种NPC型三电平变流器的控制电路及NPC型三电平变流器。与每相桥臂对应的控制电路包括：关断时间控制电路和时序控制电路；关断时间控制电路用于为对应相桥臂的多个IGBT器件的关断留有预设时长，关断时间控制电路的输入端接收用于控制所述多个IGBT器件的PWM信号；时序控制电路包括第一子电路和第二子电路，第一子电路和第二子电路中的每个子电路包括：第一固定延时电路、第二固定延时电路、第一与门电路、以及第一或门电路；时序控制电路的输出端分别连接到所述多个IGBT器件的门极端。根据所述控制电路，能够通过高可靠性的硬件电路实现任意情况下对相桥臂中的IGBT的通断逻辑及时序的有效及可靠控制。

技术领域

本发明总体说来涉及变流器技术领域，更具体地讲，涉及一种NPC型三电平变流器的控制电路及NPC型三电平变流器。

背景技术

由于NPC(Neutral Point Clamp)型三电平拓扑可以利用低阻断电压的绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)器件实现直流母线电压的提高，进而提升交流输出电压、扩大系统功率等级，因此在风电变流器当中得到了广泛应用。

图1示出NPC型三电平电路拓扑的示意图，其中，直流侧采用两组直流电容C1和C2串联形成DC+、NP以及DC-三个电位；四个IGBT器件T1、T2、T3以及T4(及其续流二极管)串联在DC+电位和DC-电位之间，串联IGBT器件的中点(即，图1中T2和T3之间的AC点)为AC交流输出端；NP电位通过二极管D5连接到T1和T2之间(即，图1中的A点)，并通过二极管D6连接到T3和T4之间(即，图1中的B点)，从而在T2导通时，D5将A点电位钳位到NP电位；在T3导通时，D6将B点电位钳位到NP电位，因此NPC型拓扑也称为二极管钳位拓扑。

NPC型拓扑有着严格的PWM逻辑时序要求，例如，当AC输出端被其他相桥臂钳位到DC-电位时，T1和T2共同承担DC+电位到DC-电位的直流总母线电压，此时，如果T1先于T2导通，则A点电位会被钳位到DC+电位，T2将会由于承担总母线电压(T2的阻断电压一般略高于直流半母线电压，而小于直流总母线电压)而发生失效；如果T1与T2同时导通，则由于导通时刻的电压分配的不确定性，T2同样可能会由于承担超出阻断能力的电压而失效；如果T2先于T1导通，则A点电位会被D5强制钳位到NP电位，T1仅需承担DC+电位到NP电位的直流半母线电压。相应地，在关断过程中，如果T2先于T1关断，则T2将会由于承担直流总母线电压而失效；如果T2和T1同时关断，则由于电压分配的不确定性，T2同样可能会由于承担超出阻断能力的电压而失效；如果T1先于T2关断，则A点电位会被D5强制钳位到NP电位，T2仅需承担NP电位到DC-电位的直流半母线电压。T3与T4的导通和关断时序要求与T1和T2的同理，且在任意时刻，包括正常的PWM脉冲控制、异常的PWM波形、以及故障保护停机时刻，均需要遵从上述通断时序要求，否则将会造成IGBT器件的损坏进而影响整个回路。

在现有技术中，通常使用软件来避免用于控制IGBT器件的PWM脉冲的错误时序，以使IGBT器件的通断时序能够遵从上述通断时序要求。然而，一方面，无法确保软件的可靠性，另一方面，使用软件也会浪费系统资源，例如，每个脉冲周期均需采用软件来判断脉冲的正确与否，会浪费大量的判断比较时间，以及软件执行时间。

发明内容

本发明的示例性实施例在于提供一种NPC型三电平变流器的控制电路及NPC型三电平变流器，能够解决现有用于控制IGBT器件的PWM脉冲的软件方法存在的可靠性低以及浪费系统资源等问题。

根据本发明的示例性实施例，提供一种NPC型三电平变流器的控制电路，所述NPC型三电平变流器的每相桥臂包括多个IGBT器件，与每相桥臂对应的控制电路包括：关断时间控制电路和时序控制电路；关断时间控制电路用于为对应相桥臂的多个IGBT器件的关断留有预设时长，关断时间控制电路的输入端接收用于控制所述多个IGBT器件的PWM信号；