本实用新型专利技术涉及电子技术领域，提供了一种三电平逆变器的PWM驱动保护装置。目的在于解决三电平逆变器其开关管的电压应力问题。主要方案为，该装置包括死区发生电路、与死区发生电路连接的第一多路选择开关，第一多路选择开关连接第二多路选择开关，第二多路选择开关连接开关管的驱动端，还包括与第一多路选择开关和第二多路选择开关连接的状态切换电路。本实用新型专利技术解决了三电平逆变器开关管应力问题，通过死区发生电路和状态切换发生器的结合保证有足够的死区时间，外管关断后，保证了内管有足够的共通时间，保证外管都建立均衡的电压。保证外管都建立均衡的电压。保证外管都建立均衡的电压。
【技术实现步骤摘要】
一种三电平逆变器的PWM驱动保护装置
[0001]本技术涉及电子
，提供了一种三电平逆变器的PWM驱动保护装置。
技术介绍
[0002]电力电子开关器件现已经被广泛应用于电力电子设备中，其中就三相桥式电力电子变流器的拓扑结构中，电力电子开关器件在开通关断过程中的电压应力问题不予过多考虑，但是随着电力电子设备的应用更广泛，在高电压，大功率场合，我们就需要设计更能适应这种环境的拓扑结构，比如多电平，级联等，目前主要有三种拓扑结构：级联H桥型、飞跨电容型和二极管钳位型。目前研究比较深入和比较常用的是三电平二极管钳位型。但若电压等级越高，串联的开关管数量越多，电平数也越多时，则其开关管的电压应力问题就越来越严重。
技术实现思路
[0003]本技术的目的在于解决三电平逆变器其开关管的电压应力问题。
[0004]本技术为了解决上述技术问题，采用以下技术手段：
[0005]一种三电平逆变器的PWM驱动保护装置，死区发生电路、与死区发生电路连接的第一多路选择开关，第一多路选择开关连接第二多路选择开关，第二多路选择开关连接开关管的驱动端，还包括与第一多路选择开关和第二多路选择开关连接的状态切换电路。
[0006]上述技术方案中，包括上升沿定时器，与上升沿定时器连接的第一比较器；
[0007]包括下降沿定时器，与下降沿定时器连接的第二比较器；
[0008]包括与第一比较器和第二比较器连接的组合逻辑电路。
[0009]上述技术方案中，死区发生电路以PWM输入为基准，输出对应于输入电压为正、输入电压过零和输出电压为负时的驱动波形。
[0010]死区发生电路以PWM输入为基准，产生共3组共12路相互互补的PWM信号，共包含两个定时器、6个比较器和组合逻辑电路。上升沿定时器由Not Rise3控制，主要完成Trise的计数功能，下降沿定时器由Not Fall3控制，主要完成Tfall的计数功能，当PWM＝1时，Tfall清零，Trise正常计数。Tfall反之计数，Trise清零。当Rise3＝1(Not Rise3表示Rise3取反)或者Fall3＝1时，相应的定时器停止计数。上升沿定时器和下降沿定时器各自的计数结果通过各自的3个比较器生成Rise1/2/3和Fall1/2/3，Trise的比较过程如下：Trise＝0时，Rise1/2/3＝0。Trise＝t1时，Rise1＝1；Trise＝t1+t2时，Rise2＝1；Trise＝t1+t2+t1时，Rise3＝1。Tfall的比较过程与Trise的比较过程是一样的，t1代表死区时间，t2代表S2/S3管之间的共通时间。Rise1/2/3和Fall1/2/3经过组合逻辑电路生成S1Z/S1P/S1N、S2Z/S2P/S2N、S3Z/S3P/S3N、S4Z/S4P/S4N这12路互补的PWM信号。
[0011]上述技术方案中，状态切换电路包括：逻辑电路、定时器、比较器、触发器，
[0012]状态切换时序发生器的输入为电压的极性信号和保护信号，输出为同步后的电压极性信号UPNzVectorSyn以及各组驱动信号的切换时序控制信号VolSwitchRise1/2/3，它
主要由1个定时器、3个比较器和若干个触发器组成。逻辑电路主要是根据UPNzVetor生成VolSwitch，生成的VolSwitch作为定时器的输入触发信号，定时器的输入使能端由比较器VolswitchRise3输出控制，当比较器输出低电平时，定时器维持，定时器的输出为VolSwitchTRise，VolSwitchTRise作为比较器的输入，经过比较器后输出VolSwitchRise1/2/3，具体的比较过程如下：定时器的输出Timer＝0时，3个比较器的输出为高电平。控制多路选择开关关闭S1和S4的触发脉冲，S2和S3的触发脉冲由PWM的状态和当前的电压极性决定；当timer＝t1时，VolSwitchRise1输出低电平，强制同时导通S2和S3管，让S1和S4管建立U
dc
电压；当timer＝t1+t2时，VolSwitchRise2输出低电平，控制D触发器更新电压矢量输出UPNzVectorSyn，实现内管驱动的切换。timer＝t1+t2+t1时，VolswitchRise3输出低电平，禁止定时器继续计数，同时接手新的外管驱动信号。
[0013]上述技术方案中，所述状态切换电路根据输入电压的电平输出电压极性信号UPNzVectorSyn以及各组驱动信号的切换时序控制信号VolSwitchRise1/2/3。
[0014]上述技术方案中，第一多路选择开关根据状态切换电路的输出的电压极性信号UPNzVectorSyn选择对应的驱动波形输出；
[0015]上述技术方案中，第二多路选择开关根据状态切换电路的输出的切换时序控制信号VolSwitchRise1/2/3选择输出对应的驱动信号。
[0016]因为本技术采用上述技术手段，因此具备以下有益效果：
[0017]本技术解决了三电平逆变器开关管应力问题，通过死区发生电路和状态切换发生器的结合保证有足够的死区时间，外管关断后，保证了内管有足够的共通时间，保证外管都建立均衡的电压。
附图说明
[0018]图1为二极管钳位三电平逆变器电路图；
[0019]图2为二极管钳位三电平逆变器A相开关管导通路径图，其中a、b、c、d、e、f分别为不同情况下的电流路径；
[0020]图3为三电平逆变器的等效电路图；
[0021]图4为三电平逆变器的开关波形；
[0022]图5为三电平逆变器开关信号逻辑导致内管电压应力超标问题演示图,上图：CH1为S1驱动，CH2为S2驱动，CH3为S3电压应力，CH4为S4驱动,下图：CH3为S3电压应力，CH4为电感电流；
[0023]图6为三电平逆变器的驱动保护电路框图；
[0024]图7为死区发生电路结构图；
[0025]图8为死区发生电路内各信号间的时序图；
[0026]图9为状态切换时序发生器；
[0027]图10为状态切换时序发生器内部信号逻辑关系图。
具体实施方式
[0028]为了让本领域技术人员更好的理解本技术的技术方案，现结合附图对本技术做进一步说明。
[0029]如图1所示为二极管钳位三电平逆变器电路图，从结构图中可以看到该三电平逆变器的直流侧由上下两个容值相同型号相同的电容串联而成，由此可以将直流侧电压分成三个电压等级，现将上下电容串联的中点定义为中性点N，图中与中性点相连的二极管就是钳位二极管。
[0030]图1中，VDC代表逆变器直流母线电压，C1和C2是直流侧上下电容，SU1、SU2是A相上桥臂的两个开关管，SD1、SD2是A相下桥臂的两个开关管，D1、D2是A相桥臂的两个钳位二极管。
[0031]下面以其中A相为例简要分析下该系统的工作原理：A相分上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三电平逆变器的PWM驱动保护装置，其特征在于包括：死区发生电路、与死区发生电路连接的第一多路选择开关，第一多路选择开关连接第二多路选择开关，第二多路选择开关连接开关管的驱动端，还包括与第一多路选择开关和第二多路选择开关连接的状态切换电路。2.根据权利要求1所述的一种三电平逆变器的PWM驱动保护装置，其特征在于，死区发生电路：包括上升沿定时器，与上升沿定时器连接的第一比较器；包括下降沿定时器，与下降沿定时器连接的第二比较器：包括与第一比较器和第二比较器连接的组合逻辑电路。3.根据权利要求2所述的一种三电平逆变器的PWM驱动保护装置，其特征在于：死区发生电路以PWM输入为基准，输出对应于输入电压为正、输入电压过零和输出电压为负时的驱动波形。4.根据权利要求1所述的一种三电平逆变器的PWM驱动保护装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鸽，杨泽江，郑嘉龙，王莹，杨珏，
申请(专利权)人：四川水利职业技术学院，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。