[发明专利]一种三相双T型五电平变流器及其控制方法

摘要

本发明公开一种三相双T型五电平变流器及其控制方法，该变流器每相桥臂由两个三电平T型变流器桥臂与两个串联的电解电容组合演变而成。因此该变流器具有三电平T型变流器导通损耗小，效率高的优点。与传统的五电平变流器相比，该三相双T型五电平变流器采用较少的功率开关器件，可以产生9种不同的开关状态，因此可以利用冗余开关状态，同时输出期望的电平电压和控制飞跨电容电压的平衡。采用基于多载波同相层叠SPWM调制技术的控制方法，使变流器具有较好的输出电能质量，和较高的效率。当功率开关管发生故障时，该变流器还可以利用冗余开关状态进行容错运行，因此该三相双T型五电平变流器比较适用于对可靠性和效率要求较高的场合。

主权项

1.一种三相双T型五电平变流器的控制方法，其特征在于，所述三相双T型五电平变流器由三相双T型桥臂和直流母线(1)并联构成；所述三相双T型桥臂分别为电路结构相同的A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂；每相桥臂(2)由上半桥桥臂(21)、飞跨电容(22)、左中点钳位型桥臂(24)、右中点钳位型桥臂(23)和下半桥桥臂(25)组成；所述直流母线(1)由+E母线、‑E母线和两个串联电解电容构成；所述上半桥桥臂(21)由第五绝缘栅双极型晶闸管Sx5的发射极与第一绝缘栅双极型晶闸管Sx1的集电极连接而成，连接后的第五绝缘栅双极型晶闸管Sx5的集电极连接至直流母线(1)的正极性端，第一绝缘栅双极型晶闸管Sx1的发射极连接至交流输出端x；所述x为A相交流输出端a、B相交流输出端b、C相交流输出端c；所述下半桥桥臂(25)由第八绝缘栅双极型晶闸管Sx8的集电极与第四绝缘栅双极型晶闸管Sx4的发射极连接而成，连接后的第八绝缘栅双极型晶闸管Sx8的发射极连接至直流母线(1)的负极性端，第四绝缘栅双极型晶闸管Sx4的集电极连接至交流输出端x；所述飞跨电容(22)由第一飞跨电容Cfx1的负极连接第二飞跨电容Cfx2的正极连接而成，连接后的正极性端连接至上半桥桥臂(21)的中点m，负极性端连接至下半桥桥臂(25)的中点n；所述左中点钳位型桥臂(24)由第六绝缘栅双极型晶闸管Sx6的发射极与第七绝缘栅双极型晶闸管Sx7的发射极连接而成，连接后的第六绝缘栅双极型晶闸管Sx6的集电极连接至直流母线(1)的中点O，第七绝缘栅双极型晶闸管Sx7的集电极连接至飞跨电容(22)的中点N；所述右中点钳位型桥臂(23)由第二绝缘栅双极型晶闸管Sx2的发射极与第三绝缘栅双极型晶闸管Sx3的发射极连接而成，连接后的第二绝缘栅双极型晶闸管Sx2的集电极连接至交流输出端x，第三绝缘栅双极型晶闸管Sx3的集电极连接至飞跨电容(22)的中点N；控制方法的具体步骤如下：步骤一、采用多载波同相层叠SPWM调制技术，将基频正弦调制波信号和同相层叠的四组载波信号相比较，确定期望输出电压电平数，其中A，B，C三相的调制波信号相位角互差120°；步骤二、检测交流侧电流ix的方向，测量飞跨电容电压实际测量值Vfxi并与电容电压参考值Vfxi_ref相比较，得到飞跨电容电压的误差ΔVfxi；ΔVfxi＝Vfxi‑Vfxi_ref,x＝a,b,c；i＝1,2；其中：i＝1表示第一飞跨电容Cfx1，i＝2表示第二飞跨电容Cfx2；步骤三、根据期望输出电压电平数，交流侧电流ix的方向，飞跨电容电压的误差ΔVfxi，参照表3和表4中飞跨电容的充、放电原则选取开关状态，控制相应的绝缘栅双极型晶闸管导通或关断；表3开关状态、交流侧电流对飞跨电容的影响表4飞跨电容电压控制下的开关状态选择原则其中：ix≥0表示电流从直流侧流向交流侧，ix<0表示电流经交流侧流向直流侧，C代表飞跨电容充电，D代表飞跨电容放电。