[发明专利]一种开关电感Z源中点嵌位型三电平逆变器的控制方法

权利要求书

1.一种开关电感Z源中点嵌位型三电平逆变器的控制方法，其特征在于，开关电感Z源中点嵌位型三电平逆变器包括级联的Z源网络电路和NPC三电平逆变器；Z源网络电路和NPC三电平逆变器分别为前级电路和后级电路；NPC三电平逆变器具有3条并联的桥臂，每条桥臂具有4个串联的功率开关；

Z源网络电路的结构为：

直流侧电源Vin的正极即R点接二极管Du的正极，二极管Du的负极即E点经电感L1接二极管D1的正极即G点，二极管D1的负极接NPC三电平逆变器的并联桥臂的正端P；二极管D2的正极接E点，二极管D2的负极即F点经电感L3接P点；二极管D3的正极和负极分别接G点和F点；

直流侧电源Vin的负极S点接二极管DL的负极即S点，二极管Du的正极即H点接二极管D4的负极，二极管D4的正极即K点经电感L2接NPC三电平逆变器的并联桥臂的负端N；二极管D5的正极接N点，二极管D5的负极经电感L4接H点；二极管D6的正极和负极分别接K点和J点；

E点与N点之间接有电容C1；P点与H点之间接有电容C2；

在三电平空间矢量中插入直通状态实现电压变换；

插入直通状态的原则为：

当在一相插入上直通时，另外两相必为O或N，当在一相引入下直通时，另外两相则为O或P；每相桥臂具有三个开关状态，P代表上面两功率开关导通，O代表中间两功率开关导通，N表示下面两功率开关导通；

Z源网络电路为对称电路；电感L1，L2，L3和L4的电感值相等；电容C1和C2的电容值相等；

开关电感Z源中点嵌位型三电平逆变器的工作状态包括直通状态和非直通状态；

(1)直通状态：

(a)上直通状态：

二极管D_L关断,二极管D_U导通，Z源网络电路顶部的二极管D1、D2导通，二极管D3关断，电感L1和L3并联，电容C1向电感L1、L3充电，Z源网络电路底部的二极管D4、D5导通，D6关断，电感L2和L4并联，电容C2向电感L2、L4充电，顶部与底部的电感同时吸收存储在电容中的能量；

(b)下直通状态：

二极管D_L导通，二极管D_U关断，Z源网络电路顶部的二极管D1、D2导通，二极管D3关断，电感L1和L3并联，电容C1向电感L1、L3充电，Z源网络电路底部的二极管D4、D5导通，D6关断，电感L2和L4并联，电容C2向电感L2、L4充电，顶部与底部的电感同时吸收存储在电容中的能量；

(2)非直通状态：

二极管D_U，D_L导通，顶部的二极管D1、D2关闭，二极管D3导通，底部的二极管D4、D5关闭，二极管D6导通，此时电感L1与L3串联，L2与L4串联，向电路释放其存储的能量以补偿电容在直通状态所消耗的能量，直流电源Vin通过电感L2和L4向电容C1充电，通过电感L1和L3向电容C2充电；

当调制度M＞0.575时，引入直通状态插入机制；

每到一个开关切换的时刻，需要插入相应的直通矢量，直通矢量的选择前提需要保证每一个插入直通相的开关管仅有一个开关的改变；得出了相邻三个开关动作的作用时间后，再插入直通状态；插入的直通状态仅仅从第一个开关状态到第二个开关状态之间进行插入，在第二个与第三个开关状态之间不插入；

上下直通允许的状态

上下直通的状态，参见上表；

每一相具有4个开关，P代表上面两开关导通，O代表中间两开关导通，N表示下面两开关导通；U表示上直通，每相桥臂第4个开关断开；L表示下直通，每相桥臂第1个开关断开。