[发明专利]三电平电路及其控制方法

说明书

本申请公开一种三电平电路及其控制方法，所述三电平电路包括第一至第六逆导型IGBT组成的有源中性点钳位三电平电路；其中第一逆导型IGBT和第四逆导型IGBT为所述三电平电路的外管，第二逆导型IGBT和第三逆导型IGBT为所述三电平电路的内管，第五逆导型IGBT和第六逆导型IGBT为所述三电平电路的钳位管；所述方法包括：采用单极性和双极性混合发波方式控制第一至第六逆导型IGBT，以实现正电平状态、零电平状态以及负电平状态之间的切换。本申请可以减小IGBT的结温波动，延长IGBT的使用寿命，提高IGBT的利用率。

技术领域

本申请涉及变流器技术领域，尤其涉及一种三电平电路及其控制方法。

背景技术

在风电变流器领域，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)得到广泛应用，但是由于风电变流器的机侧和网侧均为感性负载，为了防止过电压，需要IGBT并联一个续流二极管给电流提供续流回路，其中逆导型IGBT实现了在IGBT内部并联续流二极管。

近年来，三电平NPC型变流器开始迅猛发展，三电平NPC型变流器可以提高系统电压等级，对谐波、损耗均有益处。应用于三电平NPC型变流器的调制策略普遍为单极性发波方式，在该调制策略下，谐波特性可以达到最优，且IGBT和二极管仅在参考电压的半个周期存在导通损耗和开关损耗，IGBT和二极管的等效开关频率为载波频率的一半。但是当变流器的机侧采用直驱低频电机时，一方面会导致母线电压低频波动很大，另一方面会导致IGBT和二极管的结温波动很大，进而直接导致IGBT和二极管的寿命锐减。

为了解决低频电机时，IGBT和二极管的结温波动大问题。现有技术通过增加IGBT和二极管的并联数量来减小单个IGBT和二极管的运行电流，进而减小IGBT和二极管的结温波动，以满足降额要求。但是该方法是通过牺牲IGBT的利用率来适应结温波动的要求，变流器功率密度和单位功率成本较高。

发明内容

本申请提供一种三电平电路及其控制方法，以减小IGBT的结温波动，延长IGBT寿命，提高IGBT的利用率。

本申请一方面，提供一种三电平电路的控制方法，所述三电平电路包括第一至第六逆导型IGBT组成的有源中性点钳位三电平电路；

其中第一逆导型IGBT和第四逆导型IGBT为所述三电平电路的外管，第二逆导型IGBT和第三逆导型IGBT为所述三电平电路的内管，第五逆导型IGBT和第六逆导型IGBT为所述三电平电路的钳位管；

该电路具有三种输出电平状态：正电平状态、零电平状态以及负电平状态；

在正电平状态下，第一、第二以及第六逆导型IGBT处于导通状态，其它逆导型IGBT处于截止状态；

在零电平状态下，第二、第三、第五以及第六逆导型IGBT处于导通状态，其它逆导型IGBT处于截止状态；

在负电平状态下，第三、第四以及第五逆导型IGBT处于导通状态，其它逆导型IGBT处于截止状态；

所述方法包括：

采用单极性和双极性混合发波方式控制第一至第六逆导型IGBT，以实现正电平状态、零电平状态以及负电平状态之间的切换。

本申请另一方面，提供一种三电平电路，所述三电平电路包括第一至第六逆导型IGBT组成的有源中性点钳位三电平电路；

其中第一逆导型IGBT和第四逆导型IGBT为所述三电平电路的外管，第二逆导型IGBT和第三逆导型IGBT为所述三电平电路的内管，第五逆导型IGBT和第六逆导型IGBT为所述三电平电路的钳位管；

该电路具有三种输出电平状态：正电平状态、零电平状态以及负电平状态；