[发明专利]一种ANPC型三电平逆变器的开关控制方法

说明书

本申请公开了一种ANPC型三电平逆变器的开关控制方法，当桥臂输出端的输出电流值大于第一预设阈值或者小于第二预设阈值时，即输出电流为大电流时，在正半周控制第六开关管常断，第三开关管和第四开关管公共端的电压不会被强制抬升，同理，在负半周控制第五开关管常断，可以避免大电流时因第三开关管对应的二极管和第二开关管对应的二极管管子反向恢复大的损耗以及第五开关管和第六开关管高频开关的损耗，提升电路的使用寿命。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种ANPC型三电平逆变器的开关控制方法。

背景技术

逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。在高压大功率场合的光伏逆变器中通常使用有源中点钳位（Active Neutral-point-clamped，ANPC）型三电平逆变拓扑。图1为现有技术提供的一种ANPC型三电平逆变器主电路拓扑结构示意图。如图1所示，包括第一开关管T1~第六开关管T6、第一二极管D1~第六二极管D6、第一电容C1和第二电容C2，其中：第一开关管T1与第一二极管D1反并联，第二开关管T2与第二二极管D2反并联，第三开关管T3与第三二极管D3反并联，第四开关管T4与第四二极管D4反并联，第五开关管T5与第五二极管D5反并联，第六开关管T6与第六二极管D6反并联，第一开关管T1的第一端接母线正极，第四开关管T4的第二端接母线负极，第一开关管T1的第二端接第二开关管T2、第五开关管T5的第一端，第四开关管T4的第一端接第三开关管T3、第六开关管T6的第二端，第五开关管T5的第二端、第六开关管T6的第一端均接入母线中点，第二开关管T2的第二端、第三开关管T3的第一端连接在一起作为桥臂输出端，第一电容C1连接在母线正极和母线中点之间，第二电容C2连接在母线负极和母线中点之间。

传统的ANPC型三电平逆变器的开关逻辑为：

第一种：在正半周（I_L0），保持第二开关管T2常通，第三开关管T3和第四开关管T4常断，第一开关管T1和第五开关管T5互补导通，第六开关管T6常通；在负半周（I_L0），保持第三开关管T3常通，第一开关管T1和第二开关管T2常断，第四开关管T4和第六开关管T6互补导通，第五开关管T5常通。该开关控制方法下的开关逻辑图如图2所示，图2中的I_L表示桥臂输出端的输出电流。

第二种：在正半周（I_L0），保持第二开关管T2常通，第三开关管T3和第四开关管T4常断，第一开关管T1和第五开关管T5互补导通，第五开关管T5和第六开关管T6同开同关；在负半周（I_L0），保持第三开关管T3常通，第一开关管T1和第二开关管T2常断，第四开关管T4和第六开关管T6互补导通，第五开关管T5和第六开关管T6同开同关。该开关控制方法下的开关逻辑图如图3所示。

但是，开关管的损耗程度与电流大小成正相关，电流越大，开关管的损耗越大。在大电流情况下，第一种方式，正半周期内，假设第三二极管D3的电压大于半母线电压，则第三开关管T3和第四开关管T4公共端的电压小于半母线电压，而C1和C2公共端的电压为半母线电压，因为第六开关管T6常开，第三开关管T3和第四开关管T4公共端的电压会通过第六开关管T6被抬升至半母线电压，而第三二极管D3是常规的硅材料，反向恢复较大，故管子损耗大。同理，在负半周期内，会导致第二二极管D2损耗大。第二种方式，正半周期内，第六开关管T6和第五开关管T5一样高频开关，则第六开关管T6为硬开关，有较大的开关损耗。同理，在负半周期内，第五开关管T5有较大的开关损耗。

鉴于上述现有技术，寻求一种降低开关管损耗的ANPC型三电平逆变器开关控制方法是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种ANPC型三电平逆变器的开关控制方法，用于降低ANPC型三电平逆变器开关管的损耗，提升电路的使用寿命。