【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，具体而言，涉及一种非对称级联多电平逆变器及其调制方法。
技术介绍
1、逆变器根据输出波形的形状进行分类，可以分为方波逆变器、两电平脉宽调制逆变器和多电平逆变器。其中多电平逆变器具有许多优点，比如更好的谐波特性、更高的效率、更低的开关电压应力等。多电平逆变器根据其结构可以分为三种类型，包括二极管箝位、级联h桥逆变器和飞跨电容多电平逆变器。多电平逆变器的可靠性是一个具有挑战性的问题，因为在所有的多电平逆变器中都使用了数量更多的功率半导体开关，这些开关中的任何一个出现故障都会使逆变器的输出电压和电流产生畸变。当多电平逆变器发生故障时，电路是否具有一定的容错能力变得非常重要。
2、目前国内外针对多电平逆变器的容错问题已开展了不少研究。例如：朱琴跃、魏伟、谭喜堂、李爱华等人发表的《多电平逆变器开关管开路故障容错重构策略》(2023，57(2)：1-6)，针对有源中点箝位三电平(anpc)逆变器难以对多管复合开路故障进行有效容错的问题，提出了一种改进型三电平anpc逆变器容错拓扑。所提出的容错拓扑能够对基础故障以及大部分复合故障进行容错，提高了三电平逆变器的可靠性。但是该方法提出的容错拓扑，开关数量是传统anpc逆变器的两倍，系统硬件成本比较高。
3、又如：汪玉凤、张影、李爽、高珊等人发表的《多电平级联h桥逆变器3n+1冗余容错策略的研究》(2018，54(2)：208-212)，为减小igbt故障对多电平级联h桥(chb)逆变器运行稳定性的影响，提出了一种多电平chb逆变器3n+1冗余容错拓
4、又如：chen j、chena、xing x、zhang c等人在2017ieeeapplied powerelectronics conference and exposition(2017年ieee应用电力电子会议暨展览会)中提出的fault-tolerant control strategy for t-type three-level inverter withneutral-point voltage balancing(中点电压平衡t型三电平逆变器容错控制策略)(2017，3420-3425)，当检测到逆变器中开关器件的故障时，将还能获得的剩余电压矢量进行重新组合，使得电路能够维持工作，保证输出电压波形不再发生畸变。但是采用该方法进行容错后输出电压波形电平数下降，线电压由原来的五电平变成了三电平，导致输出电压的谐波有所增加。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是如何以低成本低复杂性实现多电平逆变器的容错问题的解决，为克服以上现有技术的缺陷，本专利技术提供一种非对称级联多电平逆变器及其调制方法，包含一种非对称级联多电平逆变器和一种非对称级联多电平逆变器调制方法。
2、本专利技术提供一种非对称级联多电平逆变器，所述多电平逆变器的逆变电路为三相逆变电路，所述三相逆变电路的每个单相电路均设有第一输出端和第二输出端，每个所述单相电路均包含非对称二极管中点钳位单相逆变电路、第一h桥逆变电路、和第二h桥逆变电路；
3、所述第一输出端与所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路中电桥端a电连接，所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路中电桥端b与所述第一h桥逆变电路中电桥端c电连接，所述第一h桥逆变电路中电桥端d与所述第二h桥逆变电路中电桥端e电连接，所述第二h桥逆变电路中电桥端f与所述第二输出端电连接。
4、本申请的一种非对称级联多电平逆变器，其逆变电路为三相逆变电路，而相应的每个单相电路均采用两个h桥逆变电路，h桥逆变电路又称惠斯电桥逆变电路或全桥逆变电路，其结构渐变，稳定性高，在此基础上还级联了非对称二极管中点钳位单相逆变电路，整体所用开关器件较少，系统硬件成本比较低。由于非对称二极管中点钳位单相逆变电路电路的复杂性小，结合两个h桥逆变电路，整体复杂性和成本降低。与此同时，由于第一输出端与非对称二极管中点钳位单相逆变电路中电桥端a电连接，非对称二极管中点钳位单相逆变电路中电桥端b与第一h桥逆变电路中电桥端c电连接，第一h桥逆变电路中电桥端d与第二h桥逆变电路中电桥端e电连接，第二h桥逆变电路中电桥端f与第二输出端电连接，进而形成了串联或级联电路结构，以使负载电连接非对称二极管中点钳位单相逆变电路中电桥端a和第二h桥逆变电路中电桥端f，整体输出电平数量并未下降，电流直交转换能力较强。
5、本申请的一种非对称级联多电平逆变器，具有容错功能，在电路发生故障时仍然能够正常工作，具有一定的容错能力，在非对称二极管中点钳位单相逆变电路、第一h桥逆变电路、和第二h桥逆变电路的协调配合下，能够实现在容错运行期间输出和原来逆变器一样的电平和功率。
6、在一种可能的实施方式中，所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路包含电源e1、电源e2、二极管d1、二极管d2、开关器件sa1、开关器件sa2、开关器件sa3、开关器件sa4、开关器件sa5和开关器件sa6；
7、所述电源e1的正极与所述开关器件sa1的一引脚电连接，所述开关器件sa1的另一引脚与所述二极管d1的负极电连接，所述二极管d1的负极还与所述开关器件sa2的一引脚电连接，所述二极管d1的正极与所述二极管d2的负极电连接，所述二极管d2的负极还与所述电源e1的负极电连接，所述开关器件sa2的另一引脚与所述电桥端a电连接，所述电桥端a与所述开关器件sa3的一引脚电连接，所述开关器件sa3的另一引脚与所述开关器件sa4的一引脚电连接，所述开关器件sa4的一引脚还与所述二极管d2的正极电连接，所述开关器件sa4的另一引脚与所述电源e2的负极电连接，所述电源e2的正极与所述电源e1的负极电连接，所述开关器件sa4的另一引脚还与所述开关器件sa6的一引脚电连接，所述开关器件sa6的另一引脚与所述电桥端b电连接，所述电桥端b与所述开关器件sa5的一引脚电连接，所述开关器件sa5的另一引脚与所述电源e1的正极电连接；
8、与现有技术相比，采用上述连接形式的非对称二极管中点钳位单相逆变电路，当逆变器中的开关器件发生故障时，能够有效实现对开关器件的开通和关断逻辑进行重新整合，重构逆变器电路拓扑结构，让多电平逆变器在故障情况下仍然正常工作，从而提高级联多电平逆变器的可靠性；与此同时，采用了数量更少的额外器件，电路成本更低；实现简单，并且可以保障多电平逆变器在容错运行期间输出和原来逆变器一致的电平和功率。
9、在一种可能的实施方式中，所述电源e1和所述电源e2均为电解电容器；
10、与现有技术相比，采用上述技术方案能够实现为非对称二极管中点钳位单相逆变电路提供大容量电源，而且便于对其信号调制或电能充入或放电可控，有利于实现多电平逆变器的调制可控。
11、在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述多电平逆变器的逆变电路为三相逆变电路，所述三相逆变电路的每个单相电路均设有第一输出端(1)和第二输出端(2)，每个所述单相电路均包含非对称二极管中点钳位单相逆变电路(3)、第一H桥逆变电路(4)和第二H桥逆变电路(5)；
2.根据权利要求1所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路(3)包含电源E1、电源E2、二极管D1、二极管D2、开关器件Sa1、开关器件Sa2、开关器件Sa3、开关器件Sa4、开关器件Sa5和开关器件Sa6；
3.根据权利要求2所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述电源E1和所述电源E2均为电解电容器。
4.根据权利要求1—3任意一项所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述第一H桥逆变电路(4)中的电源为电解电容器。
5.根据权利要求1—3任意一项所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述第二H桥逆变电路(5)中的电源为电解电容器。
6.一种非对称级联多电平逆变器调制方法，其特征在于，基于权利要求2—
7.根据权利要求6所述的非对称级联多电平逆变器调制方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的非对称级联多电平逆变器调制方法，其特征在于，在所述步骤S23中，所述三角波VC1、所述三角波VC2、所述三角波VC3、所述三角波VC4、所述三角波VC5、所述三角波VC6形成自上而下的波层叠结构，且峰峰值相同。
9.根据权利要求6—8任意一项所述的非对称级联多电平逆变器调制方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的非对称级联多电平逆变器调制方法，其特征在于，所述三角波VD1、所述三角波VD2、所述三角波VD3、所述三角波VD4、所述三角波VD5形成自上而下的波层叠结构，所述三角波VD2、所述三角波VD3、所述三角波VD4、所述三角波VD5的峰峰值相同，且小于所述三角波VD1的峰峰值。
...【技术特征摘要】
1.一种非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述多电平逆变器的逆变电路为三相逆变电路，所述三相逆变电路的每个单相电路均设有第一输出端(1)和第二输出端(2)，每个所述单相电路均包含非对称二极管中点钳位单相逆变电路(3)、第一h桥逆变电路(4)和第二h桥逆变电路(5)；
2.根据权利要求1所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述非对称二极管中点钳位单相逆变电路(3)包含电源e1、电源e2、二极管d1、二极管d2、开关器件sa1、开关器件sa2、开关器件sa3、开关器件sa4、开关器件sa5和开关器件sa6；
3.根据权利要求2所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述电源e1和所述电源e2均为电解电容器。
4.根据权利要求1—3任意一项所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述第一h桥逆变电路(4)中的电源为电解电容器。
5.根据权利要求1—3任意一项所述的非对称级联多电平逆变器，其特征在于，所述第二h桥逆变电路(5)中的电源为电解电容器。
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