本发明专利技术涉及一种连接电网和电机进行电力转换的装置，特别涉及了一种三相中性点钳位式四象限运行的三电平电源变换装置，具有2个三相PWM变换装置，该电源变换装置还包括三个计算值求取装置和一个比例决定装置，三个计算值求取装置用于求取2个三相PWM变换装置的正母线、负母线和中性线与3相输出端子在不同连接状态下3相输出电压时间和在该状态下流向中性点电流值的乘积之和，比率决定装置根据三个计算值决定2个三相PWM变换装置在相同的载波周期中不同状态的比率，使中性点电位变动尽量接近零，或通过使中性线的电位接近正母线和负母线电压之间的正中间的电位，可以高效抑制中性点电位变动，因此可以提高安全性，提高输出电压的质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种连接电网和电机进行电力转换的装置、尤其涉及一种三相中性点钳位式四象限运行的三电平电源变换装置。
技术介绍
如图I所示，为一种传统的四象限运行的电源变 换装置电路图，由2个PWM变换装置10构成。其中左边的6个开关元件9和6个二极管8构成了一个变换装置，连接在网侧，右边的6个开关元件9和6个二极管8构成了一个变换装置10，连接在机侧，中间通过2个串联的电容器7并联。当电机工作在一、三象限时，第一个变换装置10工作在整流状态，第二个变换装置10工作在逆变状态。当电机工作在二、四象限时，第一个变换装置10工作在逆变状态，第二个变换装置10工作在整流状态。但是这种四象限运行的电源变换装置工作在高压大功率场合时，开关元件承受过高电压，而且开关频率较高，增加了开关损耗，并且输出波形中含有大量谐波，影响电机工作的稳定性和电网的质量。图2是一种背靠背三电平四象限运行的电源变换装置的主电路结构的电路图。如图2所示，在这种背靠背三电平四象限运行的电源变换装置中，2个PWM变换装置11是由24个开关元件9以及36个二极管8构成，2个PWM变换装置中间通过2个串联的电容器7并联。在PWM变换装置11中，开关元件％、92导通时各相的输出端子和与p点连接的正母线连接，各相的输出电压变为高电平。使开关元件92、93导通时，各相的输出端子与中性点c点连接，各相的输出相电压变成高电平和低电平中间的中间电平(中性点电压)。使开关93、94导通时，各相的输出端子和与n点连接的负母线连接，各相的输出相电压变成低电平。该背靠背三电平四象限运行的电源变换装置中，利用电容器7的分压得到中性点电压，但是该中性点电压随着供给负载的电流而变动。中性点电压变动时，过电压作用于电容器7，可能会导致电容器7的寿命降低或损坏，而且中性点电压偏移过大可能会导致开关元件失效，从而影响电机驱动系统的稳定性和电网电压的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三相中性点钳位式四象限运行的电源变换装置，可以高效率地抑制中性点电压的变动，提高安全性，提高输出电压的质量。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种三相中性点钳位式四象限运行的三电平电源变换装置，包括2个三相PWM变换装置，该三相PWM变换装置具有正母线、负母线以及中性线，并分为3相设有中性点钳位式PWM变换器，各中性点钳位式PWM变换器在正母线和相输出端子及负母线和相输出端子之间分别串联连接第一和第二开关元件及第三和第四开关元件，而且所述第一和所述第二开关元件的连接点及所述第三和所述第四开关元件的连接点分别经由钳位元件与所述中性点连接，所述的2个三相PWM变换装置的正母线、负母线及中性线分别连接，并且所述的正母线和中性线及所述的负母线和中性线之间分别串联电容，具有第一个计算值求取装置，用于求取第一个计算值，该第一个计算值为以下2值的代数和第一个三相PWM变换装置，在PWM周期中所述的正母线、所述的负母线、所述的中性线分别与3相所述的相输出端子连接的第一状态下3相的输出电压的时间的计算值和在该状态下流向中性点的电流值的乘积；第二个三相PWM变换装置，在PWM周期中在所述的第一状态下3相的输出电压的时间的计算值和在该状态下流向中性点的电流值的乘积；第二个计算值求取装置，用于求取第二个计算值，该第二个计算值为以下2值的代数和第一个三相PWM变换装置，在PWM周期中将3相的所述相输出端子中的2个与所述的正母线连接而3相的所述的相输出端子中的I个与所述的中性线连接的第二状态下的、或将3相的所述的相输出端子中的2个与所述中性线连接而将3相的所述的相输出端子中的I个与所述的负母线连接的第三状态下的3相输出电压时间的计算值和在该状态下流向中性点的电流值的乘积；第二个三相PWM变换装置，在PWM周期中所述的第二状态下或所述的第三状态下的3相输出电压时间的计算值和在该状态下流向中性点的电流值的乘积；第三个计算值求取装置，用于求取第三个计算值，该第三个计算值为以下2值的代数和第一个三相PWM变换装置，在PWM周期中将3相的所述的相输出端子中的I个与所述正母线连接而3相的所述的相输出端子中的2个与所述中性线连接的第四状态下的、或将3相的所述的相输出端子中的I个与所述的中性线连接而3相的所述的相输出端子中的2个与所述的负母线连接的第五状态下的3相输出电压时间的计算值和在该状态下流向中性点电流值的乘积；第二个三相中性点钳位式PWM装置，在PWM周期中所述的第四状态下的或所述的第五状态下的3相输出电压时间的计算值和在该状态下流向中性点电流值得乘积；比率决定装置，根据所述的第一、所述的第二以及所述的第三计算值决定2个三相PWM变换装置在PWM周期中所述的第二和所述的第三、所述的第四和所述的第五状态的比率，使得流向所述中性线的电流接近零，或使所述的中性线电位接近所述正母线电位和所述负母线电位之间的正中间的电位。 本专利技术还可以将2个三相PWM变换装置中所述的正母线、所述的负母线以及所述的中性线分别与3相的所述的相输出端子连接的6个开关状态下的3相输出电压的时间减少到零，并以3相的所述相输出端子分别与所述正母线或所述负母线连接但是不包括3相的3个所述的相输出端子同时与所述的正母线或负母线连接的状态的6个开关状态，来弥补抑制在所述的6个开关状态下的3相输出电压的时间为零时所伴随的输出电压不足量，其特征在于当所述的第一个计算值大于所述的第二个计算值，或者所述的第一个计算值大于所述的第三个计算值，或者所述的第一个计算值大于所述的第二个计算值和所述的第三个计算值之和时，在比率决定装置中，根据所述的第二计算值和所述的第三计算值决定2个三相PWM变换装置所述的第二和所述的第三、所述的第四和第五状态的比率，使得流向所述的中性线的电流接近零，或使所述的中性线电位接近所述的正母线电位和所述的负母线电位之间的正中间的电位。本专利技术还可以具有如下比率决定装置，根据所述的第一、所述的第二以及所述的第三计算值决定2个三相PWM变换装置在PWM周期中所述的第二和所述的第三、所述的第四和第五状态的比率，使得所述中性线电位偏离所述正母线电位和所述负母线电位之间的正中间电位大于所设定值时，使得流向所述中性线的电流值不为零，来弥补抑制中性线电位的偏移。本专利技术的技术方案要保证所述的三相中性点钳位式四象限运行的电源变换装置的2个三相PWM变换装置的PWM周期相同。通过这样做，由于使中性点电位变动尽量接近零，或通过使中性线的电位接近正母线和负母线电压之间的正中间的电位，可以高效抑制中性点电位变动，因此可以提高安全性，提高输出电压的质量。附图说明图I是表示一种传统的四象限运行的2电平电源变换装置电路图。图2是表示是一种背靠背三电平四象限运行的电源变换装置的主电路结构的电路图。 图3是表示本专利技术实施例的三相中性点钳位式四象限运行的三电平电源变换装置的PWM脉冲运算器的结构的方框图。图4是三相中性点钳位式PWM变换装置的输出电压空间向量图。图5是Alfa/Beta坐标系变换到g/h坐标系示意图。实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。图3是表示本实施例的三相中性点钳位式四象限运行的电源变换装置的PWM脉冲运算器的结构的方框图。如图3所示，本实例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相中性点钳位式四象限运行的三电平电源变换装置，包括2个三相PWM变换装置，该三相PWM变换装置具有正母线、负母线以及中性线，并分为3相设有中性点钳位式PWM变换器，各中性点钳位式PWM变换器在正母线和相输出端子及负母线和相输出端子之间分别串联连接第一和第二开关元件及第三和第四开关元件，而且所述第一和所述第二开关元件的连接点及所述第三和所述第四开关元件的连接点分别经由钳位元件与所述中性点连接，所述的2个三相PWM变换装置的正母线、负母线及中性线分别连接，并且所述的正母线和中性线及所述的负母线和中性线之间分别串联电容，其特征在于，具备：？？？？第一个计算值求取装置，用于求取第一个计算值，该第一个计算值为以下2值的代数和：第一个三相PWM变换装置，在PWM周期中所述的正母线、所述的负母线、所述的中性线分别与3相所述的相输出端子连接的第一状态下3相的输出电压的时间的计算值和在该状态下流向中性点的电流值的乘积；第二个三相PWM变换装置，在PWM周期中在所述的第一状态下3相的输出电压的时间的计算值和在该状态下流向中性点的电流值的乘积；？？？？？？？第二个计算值求取装置，用于求取第二个计算值，该第二个计算值为以下2值的代数和：第一个三相PWM变换装置，在PWM周期中将3相的所述相输出端子中的2个与所述的正母线连接而3相的所述的相输出端子中的1个与所述的中性线连接的第二状态下的、或将3相的所述的相输出端子中的2个与所述中性线连接而将3相的所述的相输出端子中的1个与所述的负母线连接的第三状态下的3相输出电压时间的计算值和在该状态下流向中性点的电流值的乘积；第二个三相PWM变换装置，在PWM周期中所述的第二状态下或所述的第三状态下的3相输出电压时间的计算值和在该状态下流向中性点的电流值的乘积；？？？？第三个计算值求取装置，用于求取第三个计算值，该第三个计算值为以下2值的代数和：第一个三相PWM变换装置，在PWM周期中将3相的所述的相输出端子中的1个与所述正母线连接而3相的所述的相输出端子中的2个与所述中性线连接的第四状态下的、或将3相的所述的相输出端子中的1个与所述的中性线连接而3相的所述的相输出端子中的2个与所述的负母线连接的第五状态下的3相输出电压时间的计算值和在该状态下流向中性点电流值的乘积；第二个三相中性点钳位式PWM装置，在PWM周期中所述的第四状态下的或所述的第五状态下的3相输出电压时间的计算值和在该状态下流向中性点电流值得乘积；？？？？比率决定装置，根据所述的第一、所述的第二以及所述的第三计算值决定2个三相PWM变换装置在PWM周期中所述的第二和所述的第三、所述的第四和所述的第五状态的比率，使得流向所述中性线的电流接近零，或使所述的中性线电位接近所述正母线电位和所述负母线电位之间的正中间的电位。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张翔，
申请(专利权)人：张翔，
类型：发明
国别省市：
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