[发明专利]三电平NPC逆变器开关器件在线监测时段调制波重构法

摘要

本发明公开了一种三电平NPC逆变器开关器件在线监测时段调制波重构法。该发明提出的调制波重构法，利用待测开关器件的冗余状态，为实现三电平NPC逆变器开关器件的在线监测制造了监测条件。该发明确保了在对三电平NPC逆变器开关器件在线监测时，待测系统与监测系统的安全性，满足逆变器各功率器件的正常工作原则，从而不会发生外部监测电路与逆变器主电路的短路故障。该发明提出的调制波重构法对逆变器本身运行的影响程度最小，对负载电流波形的电能质量影响最小。该发明提出的调制波重构法简单直观，易于操作。

主权项

1.三电平NPC逆变器开关器件在线监测时段调制波重构法，本在线监测时段调制波重构法所涉及的三电平NPC逆变器包括直流源Udc、两个直流侧电容C1、C2和三相拓扑结构，所述直流侧电容C1和直流侧电容C2串联后与直流侧电源Udc并联，将直流侧电容C1和直流侧电容C2的连接点定义为逆变器中性点；所述三相拓扑结构完全相同，且每相包括10个开关器件，其中A相包括4个IGBT，4个反并联二极管和2个箝位二极管,A相中的4个IGBT分别记为开关器件Sa1、开关器件Sa2、开关器件Sa3、开关器件Sa4,A相中的4个反并联二极管分别记为开关器件Da1、开关器件Da2、开关器件Da3、开关器件Da4，A相中的2个箝位二极管分别记为开关器件D1、开关器件D2；B相包括4个IGBT，4个反并联二极管和2个箝位二极管,B相中的4个IGBT分别记为开关器件Sb1、开关器件Sb2、开关器件Sb3、开关器件Sb4,B相中的4个反并联二极管分别记为开关器件Db1、开关器件Db2、开关器件Db3、开关器件Db4，B相中的2个箝位二极管分别记为开关器件D3、开关器件D4；C相包括4个IGBT，4个反并联二极管和2个箝位二极管,C相中的4个IGBT分别记为开关器件Sc1、开关器件Sc2、开关器件Sc3、开关器件Sc4,C相中的4个反并联二极管分别记为开关器件Dc1、开关器件Dc2、开关器件Dc3、开关器件Dc4，C相中的2个箝位二极管分别记为开关器件D5、开关器件D6；其特征在于，所述在线监测时段调制波重构法步骤如下：步骤1，设三电平NPC逆变器采用正弦脉冲宽度调制控制方式，保持正常运行工作状态，即A、B、C三相调制波在每一个基波周期内，表达式如下：f_a(ωt)＝Msin(ωt)  0≤t＜T其中f_a(ωt)为A相调制波，f_b(ωt)为B相调制波，f_c(ωt)为C相调制波，M为调制度，ω为基波角频率，t为时间，π为圆周率，T为基波周期；步骤2，上位机发出对三电平NPC逆变器的指定开关器件进行在线监测的指令，所述指定开关器件包括：A相4个：开关器件Sa2、开关器件Sa3、开关器件Da2、开关器件Da3：B相4个：开关器件Sb2、开关器件Sb3、开关器件Db2、开关器件Db3；C相4个：开关器件Sc2、开关器件Sc3、开关器件Dc2、开关器件Dc3；步骤3，三电平NPC逆变器的控制器调用指定程序，使得三电平NPC逆变器的三相调制波强制重构为指定表达式，从而使所述指定开关器件的所在相PWM输出波形在监测时段强制保持为0电平，所述指定开关器件处于冗余状态，三相调制波维持三相平衡，具体的,有以下六种情况：第一种，所述指定开关器件为Sa2或Da2时：其中，f_a(ωt)'为在线监测时段重构后的A相调制波，f_b(ωt)'为在线监测时段重构后的B相调制波，f_c(ωt)'为在线监测时段重构后的C相调制波，Δt_m为监测时段的时长；第二种，所述指定开关器件为Sa3或Da3时：第三种，所述指定开关器件为Sb2或Db2时：第四种，所述指定开关器件为Sb3或Db3时：第五种，所述指定开关器件为Sc2或Dc2时：f_a(ωt)'＝Msin(ωt)   0≤t＜T第六种，所述指定开关器件为Sc3或Dc3时：f_a(ωt)'＝M sin(ωt)   0≤t＜T步骤4，监测结束后，上位机指令复位，三相NPC逆变器调制波在每一个基波周期内均恢复为如下表达式，同时等待下一次指令；f_a(ωt)”＝Msin(ωt)   0≤t＜T其中，f_a(ωt)”为在线监测时段结束后的A相调制波，f_b(ωt)”为在线监测时段结束后的B相调制波，f_c(ωt)”为在线监测时段结束后的C相调制波。