[发明专利]单相二极管箝位型五电平半桥逆变器的半周期控制方法

摘要

本发明公布了一种对单相二极管箝位型五电平半桥逆变器的控制方法。单相二极管箝位型五电平半桥逆变器由电源电路(1)、带箝位二极管的半桥桥臂及滤波电路(2)、输出电路(3)依次连接组成，半桥输出的五电平电压经输出滤波器L和C滤波后给负载R供电。该控制方法的基本思想是在电流大于零时，只控制上桥臂的开关管S1、S2、S3和S4，给下桥臂半个周期关断信号，在电流小于零时，只控制上桥臂的开关管S5、S6、S7和S8，给上桥臂半个周期关断信号。本发明的半周期PWM控制方法，解决了五电平桥式逆变器PWM控制中加入死区带来的死区效应问题。

主权项

应用于单相二极管箝位型五电平半桥逆变器的半周期PWM控制方法，其特征在于，在电流大于零时，只控制上桥臂的开关管S1、S2、S3和S4，给下桥臂半个周期关断信号；在电流小于零时，只控制下桥臂的开关管S5、S6、S7和S8，给上桥臂半个周期关断信号，在半周期控制逻辑中，利用输出电流极性这一参数，可以关断一些不必要的开通信号，实现无死区运行，半桥输出五个电平：“+2Ud”、“+Ud”、“0”、“-Ud”和“-2Ud”(以第二直流电压源阴极为参考点)，其控制方法特征在于：(1)输出“+2Ud”电平时，iL＞0，上半桥臂所有功率开关管导通，即第一功率开关管(S1)、第二功率开关管(S2)、第三功率开关管(S3)和第四功率开关管(S4)同时导通，电流从第一直流电源(Ud1)阳极流出，经过第一功率开关管(S1)、第二功率开关管(S2)、第三功率开关管(S3)、第四功率开关管(S4)、输出滤波电感和滤波电容流入第二直流电源(Ud2)的阴极；iL＜0，所有功率开关管关断，电流经过第四寄生二极管(DS4)、第三寄生二极管(DS3)、第二寄生二极管(DS2)和第一寄生二极管(DS1)，流入第一直流电源(Ud1)的阳极；(2)输出“+Ud”电平时，iL＞0，第二功率开关管(S2)、第三功率开关管(S3)和第四功率开关管(S4)导通，电流从第二直流电源(Ud2)阳极流出，经过第一箝位二极管(D1)、第二功率开关管(S2)、第三功率开关管(S3)、第四功率开关管(S4)和输出滤波电感和滤波电容流入第二直流电源(Ud2)的阴极；iL＜0，第五功率开关管(S5)开通，电流经过第五功率开关管(S5)、第十二箝位二极管(D12)、第八箝位二极管(D8)和第二箝位二极管(D2)，流入第二直流电源(Ud2)的阳极；(3)输出“0”电平，iL＞0，第三功率开关管(S3)和第四功率开关管(S4)开通，电流在第三箝位二极管(D3)、第七箝位二极管(D7)、第三功率开关管(S3)、第四功率开关管(S4)和输出滤波器之间续流；iL＜0，第五功率开关管(S5)和第六功率开关管(S6)开通，电流在第五功率开关管(S5)、第六功率开关管(S6)、第十箝位二极管(D10)、第四箝位二极管(D4)和输出滤波器之间续流；(4)输出“-Ud”电平，iL＞0，第四功率开关管(S4)开通，电流从第三直流电压源(Ud3)的阴极流出，经过第五箝位二极管(D5)、第九箝位二极管(D9)、第十一箝位二极管(D11)和第四功率开关管(S4)流向滤波电感；iL＜0，第五功率开关管(S5)、第六功率开关管(S6)和第七功率开关管(S7)开通，电流经过第五功率开关管(S5)、第六功率开关管(S6)、第七功率开关管(S7)和第六箝位二极管(D6)流入第三直流电压源(Ud3)的阴极；(5)输出“-2Ud”电平，iL＞0，所有功率开关管关断，电流从第四直流电压源(Ud4)的阴极流出，经过第八寄生二极管(DS8)、第七寄生二极管(DS7)、第六寄生二极管(DS6)、第五寄生二极管(DS5)流向滤波电感；iL＜0，第五功率开关管(S5)、第六功率开关管(S6)、第七功率开关管(S7)和第八功率开关管(S8)开通，电感电流从输出滤波器经第五功率开关管(S5)、第六功率开关管(S6)、第七功率开关管(S7)和第八功率开关管(S8)流入第四直流电压源(Ud4)的阴极。