[发明专利]三电平三相四桥臂变流器

摘要

本发明公开了一种三电平三相四桥臂变流器，包括有直流部分、变流部分、变流部分控制器、第四桥臂、第四桥臂控制器，变流部分为二极管钳位型三电平逆变器，第四桥臂为T型三电平结构，通过控制变流部分的前三个桥臂功率开关管的状态，实现直流侧和交流侧能量的交换；通过控制第四桥臂的功率开关管的状态，改变直流侧中性点电压，实现中性点电位的平衡。本发明的第四桥臂采用T型三电平拓扑，比二极管钳位式三电平逆变器少了2个钳位二极管，节约了成本，而且功率损耗比较均衡，效率更高；中点平衡的控制不受功率因数、调制度和调制策略的影响；由于直流侧中性点电压偏差的允许范围是可控的，可以根据实际工况调节允许范围的大小，提高系统的效率。

主权项

一种三电平三相四桥臂变流器，其特征在于，包括有直流部分、变流部分、变流部分控制器、第四桥臂、第四桥臂控制器，所述的直流部分包括有稳压源和两个分压电容C1、C2，分压电容C1、C2相互串联后与稳压源并联，电容C1与电容C2的连接点记为直流侧中性点O；所述的变流部分包括有一个二极管钳位型三电平逆变器，二极管钳位型三电平逆变器包括有三个并联的三电平桥臂，三个三电平桥臂的中点依次记为A、B、C点，A、B、C三点作为三个交流电压输出端；所述的变流部分控制器包括有采样单元、同步单元、闭环控制单元、PWM信号发生单元一，电网电压、交流电压输出端的电流和直流部分的分压电容C1、C2的电压分别接入采样单元的信号输入端，采样单元的信号输出端分别与同步单元、闭环控制单元连接，同步单元获取电网电压的同步角，闭环控制单元产生三相正弦的调制波，闭环控制单元的信号输出端接入PWM信号发生单元一，PWM信号发生单元一输出控制变流部分的调制波和PWM信号；所述的第四桥臂包括有四个功率开关管S1、S2、S3、S4，四个续流二极管D1、D2、D3、D4，滤波电感L，每个功率开关管的集电极与发射极之间连接一个续流二极管，续流二极管的方向与功率开关管的发射极同向，功率开关管S1、S4串联，功率开关管S2、S3串联，功率开关管S3的集电极与功率开关管S1、S4之间的连接点连接，功率开关管S1、S4之间的连接点还与电感L连接，电感L的另一端与功率开关管D2的集电极共同接入直流侧中性点O处；所述的直流部分、变流部分、第四桥臂依次并联；所述的第四桥臂控制器包括有比较单元、逻辑判断单元、比例环节、调制波生成单元和PWM信号发生单元二，直流部分的分压电容C1、C2的电压分别接入比较单元的信号输入端，比较单元通过比较分压电容C1、C2电压的大小，得到直流侧中性点电压，并将其分别接入逻辑判断单元、比例环节，逻辑判断单元通过比较直流侧中性点电压和允许波动范围的关系，得到三值逻辑函数SV，并将其接入调制波生成单元，比例环节对直流侧中性点电压进行标幺化处理后也接入调制波生成单元，调制波生成单元得到第四桥臂的调制波，并通过PWM信号发生单元二生成驱动第四桥臂的驱动信号，来控制直流侧中性点的电位。