一种飞跨电容型五电平逆变装置的控制方法

摘要

本发明公开了一种应用改进载波层叠PWM方法的飞跨电容型五电平逆变装置的控制方法，得出逆变器控制所需的“2”、“1”、“0”、“-1”、“-2”状态，利用飞跨电容开关状态冗余特性，增加电平向量选择环节，设定初值后合理分配电平向量状态，通过几种电平状态的切换，控制平衡飞跨电容电压。将改进的载波层叠PWM方法应用于飞跨电容型五电平逆变电路，相比传统载波移相PWM方法，灵活度大，实现简单，线电压谐波大大降低。

主权项

一种飞跨电容型五电平逆变装置的控制方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：步骤①、逆变控制模块设定飞跨电容型五电平逆变装置输出电平状态及开关组合状态，当飞跨电容型五电平逆变装置的输出电压为+V_dc/2，+V_dc/4，0，‑V_dc/4，‑V_dc/2时，分别定义逆变装置对应输出为“2”，“1”，“0”，“‑1”，“‑2”电平状态，其中，V_dc为直流电源电压，其开关组合状态具体如下所示，“1”代表闭合此开关，“0”代表关断此开关：当逆变装置输出为“2”电平状态，第一功率开关管S_a1至第八功率开关管S  _a8开关状态为11110000；当逆变装置输出为“1”电平状态，第一功率开关管S_a1至第八功率开关管S  _a8开关状态为11101000、01110001、10110010或11010100；当逆变装置输出为“0”电平状态，分为两种，“0+”电平状态，第一功率开关管S_a1至第八功率开关管S_a8开关状态为00110011,10010110或01010101；“0‑”电平状态，第一功率开关管S_a1至第八功率开关管S_a8开关状态为11001100,01101001或10101010；当逆变装置输出为“‑1”电平状态，第一功率开关管S_a1至第八功率开关管S_a8开关状态为10001110,01001101,00101011或00010111；当逆变装置输出为“‑2”电平状态，第一功率开关管S_a1至第八功率开关管S_a8开关状态为00001111；步骤②、逆变控制模块根据上位机给定的载波频率F1，产生幅值为0.5且恒定的四层三角载波；逆变控制模块根据上位机给定的所述的飞跨电容型五电平逆变装置输出侧 电压幅值及频率要求，产生恒定的正弦调制波，频率为F2；步骤③、逆变控制模块根据载波频率F1及调制波频率F2，计算预设参数K，具体过程为：首先计算单个调制周期中“0”电平出现次数n＝F1/F2+1：当n为偶数时，K＝n；当n为奇数时，K＝(n‑3)/2；步骤④、逆变控制模块利用载波同相层叠方法，将步骤②得到的正弦调制波与四层三角载波进行比较，产生八个功率开关管开关信号，具体方法如下：当正弦调制波的幅值比第一层三角载波的幅值大时，八个功率开关管状态为11110000，逆变器输出“2”电平状态；当正弦调制波幅值介于第一、二层三角载波幅值之间时，八个功率开关管状态为11101000、01110001、10110010或11010100，四个电压向量各作用1/2调制波周期，交替循环，逆变器输出“1”电平状态；当正弦调制波幅值介于第二、三层三角载波幅值之间时，逆变器输出“0”电平状态，八个功率管开关状态计算方法如下：根据初始开关信号，记录“0”电平计数个数M，将M与预设参数K相模：当模值小于等于K/2‑1时，八个功率开关管状态为00110011、10010110或01010101，三个电压向量各作用1个调制波周期，交替循环，逆变装置输出“0+”状态；当模值大于K/2‑1时，八个功率开关管状态为11001100、10101010或01101001，三个电压向量各作用1个调制波周期，交替循环，逆变装置输出“0‑”状态；当正弦调制波幅值介于第三、四层三角载波幅值之间时，八个功率开关管状态为10001110、01001101、00101011或00010111，四个电压向量各作用1/2调制波周期，交替循环，逆变器输出“‑1”电平状态；当正弦调制波的幅值比第四层三角载波幅值小时，八个功率开关管状态为00001111，逆变器输出“‑2”电平状态；步骤⑤、根据步骤④产生的开关信号，逆变控制模块将信号发送给各功率开关管，并驱动各功率开关管的开通和关断；步骤⑥、重复执行步骤④～步骤⑤，保证稳定的正弦波输出。