CN108880311A - 一种多电平逆变器的箝位调制方法、装置及逆变器 - Google Patents

一种多电平逆变器的箝位调制方法、装置及逆变器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多电平逆变器的箝位调制方法、装置及逆变器，在逆变器的输出电压过零点时对逆变器中开关元件进行控制，有源箝位多电平逆变器每个逆变桥臂的开关元件包括：内管、外管和箝位管，内管和外管串联后连接在正母线和负母线之间，箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；内管为低频开关元件，外管和箝位管为高频开关元件；方法包括：检测有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；如果是则在输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，在输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。将各个开关元件上的电压箝位在安全范围内，解决输出电压过零切换时低频开关元件因电压应力过高而损毁。

Description

一种多电平逆变器的箝位调制方法、装置及逆变器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种多电平逆变器的箝位调制方法、装置及逆变器。
背景技术
有源中点钳位(ANPC，Active Neutral Point Clamp)三电平逆变器可以采用正弦脉冲宽度调制(SPWM，Sinusoidal Pulse Width Modulation)产生开关元件的驱动信号，驱动信号控制开关元件的开通和关断可在输出端Vout产生“正”、“负”和“零”三种电平的电压，因此称为三电平逆变器。
下面说明ANPC三电平逆变器正常工作时的工作原理。
ANPC中的部分开关元件以很高的频率进行开关动作，将该部分开关元件称作高频开关元件。
ANPC中的剩余开关元件根据正弦调制波的状态进行开关动作，即工作频率为工频，因此将这部分开关元件称作工频开关元件。
相应的高频开关元件之间一般都设有第一死区时间(tdt1)，低频开关元件之间也设有第二死区时间(tdt2)，且tdt1<tdt2。
但是，当ANPC输出电压Vout处于过零点，低频开关元件处于状态切换的死区时间，此时高频开关元件先开通(tdt1<tdt2)，则可能将整个母线电压施加在某一低频开关元件上，由于母线电压超过低频开关元件耐压，从而造成该低频开关元件损毁。
发明内容
为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本发明提供一种多电平逆变器的箝位调制方法，能够有效将各个开关元件上的电压箝位在安全范围内，解决了在输出电压过零切换时低频开关元件因电压应力过高而损毁问题。
第一方面，提供一种多电平逆变器的控制方法，在有源箝位多电平逆变器的输出电压过零点时对逆变器中开关元件进行控制，所述有源箝位多电平逆变器每个逆变桥臂的开关元件包括：内管、外管和箝位管，所述内管和外管串联后连接在正母线和负母线之间，所述箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；其中所述内管为低频开关元件，所述外管和箝位管为高频开关元件；
该方法包括：
检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；
如果是，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。
由于输出电压过零点时，对应低频开关元件处于死区时间，此时将对应的箝位管导通，则将低频开关元件承受的电压通过导通的箝位管强制箝位到母线电压的一半，由于箝位管连接的是中性点(即母线电压的中点)，因此，中性点的电压是整个母线电压的一半，可以解决此时如果高频开关元件导通使某一低频开关元件承受整个母线电压的问题。
在第一方面第一种可能的实施方式中，当所述输出电压过零点为由正半周到达过零点时，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制下半桥箝位管一直导通。
在第一方面第二种以及综合上面任意一种可能的实现方式中，当所述输出电压过零点为由负半周到达过零点时，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制上半桥箝位管一直导通。
在第一方面第三种以及综合上面任意一种可能的实现方式中，所述输出电压过零点后的预定时间段为：
所述输出电压过零后的第一个高频开关周期。
在第一方面第四种以及综合上面任意一种可能的实现方式中，所述高频开关元件对应的第一死区时间小于所述低频开关元件对应的第二死区时间。
在第一方面第五种以及综合上面任意一种可能的实现方式中，还包括：当所述低频开关元件对应的第二死区时间过后，控制下半桥内管导通。
在第一方面第六种以及综合上面任意一种可能的实现方式中，还包括：当所述低频开关元件对应的第二死区时间过后，控制上半桥内管导通。
预定时间段可以根据需要进行设置，例如所述输出电压过零点后的预定时间段为：所述输出电压过零后的第一个高频开关周期。也可以在输出电压过零后的前N个高频开关周期都控制对应箝位管导通，其中N为正整数，例如N＝2，则在输出电压过零后的前2个高频开关周期一直控制箝位管导通。但是N又不能取值太大，因为预定时间段越短越好，如果太长，则会使逆变器的输出效率降低。因此，预设时间段可以在解决开关元件电压应力问题的基础上尽量缩短。
该方法既可以很好的解决工频开关管过压风险，同时可以带来的有益效果是可以提供多个箝位续流回路，大大减小桥臂电压切换过程中的换流回路。以电流为正为例进行介绍，T2和T3同时导通时，存在以下两个电流通路，分别为：Bus_N-D2-T5-I_out和Bus_N-T3-D6-I_out。由于存在以上两个电流路径，因此两个电流路径的漏感是并联关系，这样可以减小换流回路中的漏感，换流回路中的漏感越小，则换流过程中开关元件过压风险越小。
第二方面，提供一种多电平逆变器的控制装置，在有源箝位多电平逆变器的输出电压过零点时对逆变器中开关元件进行控制，所述有源箝位多电平逆变器每个逆变桥臂的开关元件包括：内管、外管和箝位管，所述内管和外管串联后连接在正母线和负母线之间，所述箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；其中所述内管为低频开关元件，所述外管和箝位管为高频开关元件；
该装置包括：检测模块和控制模块；
所述检测模块，用于检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；
所述控制模块，用于所述检测模块检测所述输出电压过零点时，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。
由于输出电压过零点时，对应低频开关元件处于死区时间，此时将对应的箝位管导通，则将低频开关元件承受的电压通过导通的箝位管强制箝位到母线电压的一半，由于箝位管连接的是中性点(即母线电压的中点)，因此，中性点的电压是整个母线电压的一半，这样就不会导致此时如果高频开关元件导通使某一低频开关元件承受整个母线电压的问题。
在第二方面的第一种可能实现方式中，当所述输出电压过零点为由正半周到达过零点时，所述控制模块，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制下半桥箝位管一直导通。
在第二方面的第二种可能实现方式中，当所述输出电压过零点为由负半周到达过零点时，所述控制模块，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制上半桥箝位管一直导通。
在第二方面的第二种可能实现方式中，所述输出电压过零点后的预定时间段为：
所述输出电压过零后的第一个高频开关周期。
预定时间段可以根据需要进行设置，例如所述输出电压过零点后的预定时间段为：所述输出电压过零后的第一个高频开关周期。也可以在输出电压过零后的前N个高频开关周期都控制对应箝位管导通，其中N为正整数，例如N＝2，则在输出电压过零后的前2个高频开关周期一直控制箝位管导通。但是N又不能取值太大，因为预定时间段越短越好，如果太长，则会使逆变器的输出效率降低。因此，预设时间段可以在解决开关元件电压应力问题的基础上尽量缩短。
第三方面，提供一种多电平逆变器，该多电平逆变器为有源箝位多电平逆变器，所述有源箝位多电平逆变器每个逆变桥臂的开关元件包括：内管、外管和箝位管，所述内管和外管串联后连接在正母线和负母线之间，所述箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；其中所述内管为低频开关元件，所述外管和箝位管为高频开关元件；该多电平逆变器包括：电压检测电路和控制器；
所述电压检测电路，用于检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；
所述控制器，用于所述电压检测电路检测所述输出电压过零点时，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。
由于输出电压过零点时，对应低频开关元件处于死区时间，此时将对应的箝位管导通，则将低频开关元件承受的电压通过导通的箝位管强制箝位到母线电压的一半，由于箝位管连接的是中性点(即母线电压的中点)，因此，中性点的电压是整个母线电压的一半，可以解决此时如果高频开关元件导通使某一低频开关元件承受整个母线电压的问题。
在第三方面的第一种可能实现方式中，当所述输出电压过零点为由正半周到达过零点时，所述控制器，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制下半桥箝位管一直导通。
在第三方面的第二种可能实现方式中，当所述输出电压过零点为由负半周到达过零点时，所述控制器，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制上半桥箝位管一直导通。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
在有源箝位多电平逆变器的输出电压过零点时对逆变器中开关元件进行控制，该方法包括：检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；如果是，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。由于输出电压过零点时，对应低频开关元件处于死区时间，此时将对应的箝位管导通，则将低频开关元件承受的电压通过导通的箝位管强制箝位到母线电压的一半，由于箝位管连接的是中性点(即母线电压的中点)，因此，中性点的电压是整个母线电压的一半，可以解决此时如果高频开关元件导通使某一低频开关元件承受整个母线电压的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的ANPC三电平逆变器示意图；
图2为与图1对应的输出电压过零点驱动信号的波形图；
图3为本申请实施例提供的多电平逆变器的控制方法流程图；
图4为本申请实施例提供的输出电压过零点由正半周到达过零点控制一个箝位管导通的时序图；
图5为本申请实施例提供的输出电压过零点由正半周到达过零点控制两个箝位管导通的时序图；
图6为本申请实施例提供的多电平逆变器的控制装置示意图；
图7为本申请实施例提供的多电平逆变器示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面结合图1详细介绍ANPC的工作原理。
下面说明ANPC三电平逆变器正常工作时的工作原理。
开关元件T1-T4以很高的频率进行开关动作，因此将T1-T4称作高频开关元件。其中T1和T2的状态互补(即T1导通时T2关断，T1关断时T2导通)，T3和T4的状态互补。由于T2和T3的作用是箝位，因此将T2和T3称为箝位管，T1、T5、T6和T4组成桥臂，由于T1和T4在外，T5和T6在内，因此，称T1和T4为外管，T5和T6为内管。如图1所示，内管和外管串联后连接在正母线Bus+和负母线Bus-之间，所述箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；
开关元件T5和T6根据正弦调制波的状态进行开关动作，即工作频率为工频，因此将T5和T6称作工频开关元件，相对于高频开关元件，工频开关元件又称为低频开关元件，例如工频可以为50Hz，而高频一般是十几kHz，或者二十几kHz。并且T5和T6的状态互补。
相应的高频开关元件之间一般都设有第一死区时间(tdt1)，低频开关元件之间也设有第二死区时间(tdt2)，且tdt1<tdt2。
发明人研究发现，当ANPC输出电压Vout处于过零点，低频开关元件处于状态切换的死区时间，此时高频开关元件先开通(tdt1<tdt2)，则可能将整个母线电压施加在某一低频开关元件上，由于母线电压超过低频开关元件耐压，从而造成该低频开关元件损毁。
下面结合波形图举例说明过零点开关状态，参见图2所示的输出电压过零点时驱动信号的波形图。
ANPC输出电压处于过零点处，由输出负电压向输出正电压转换的过程；输出电流还是保持正方向(Iout>0)，即ANPC的输出端连接容性负载；在工频开关元件的第二死区时间内(tdt2)，此时T6已经关断，但T5还没有导通；输出电流将通过二极管D4和D6来续流；如果此时T1导通了，则将会把整个母线电压施加到T5的两端；由于T5的耐压是按照母线电压的一半来设计的，因此T5将会因承受过电压而损毁。
为了解决输出电压过零点，开关元件承受高压的问题，一种解决方案是将图1中的T5和T6设置为高频开关元件，将箝位管(T2和T3)设置为低频开关元件。
其具体的调制方法为：在输出电压指令发生过零切换时，保持两个箝位管的导通时间有一个重叠区域，从而保证输出电压可以被箝位到直流母线中点电压。具体措施是将内管(T5和T6)高频动作、箝位管(T2和T3)低频动作的调制方式。
但是，发明人研究发现，在输出电压过零点附近控制箝位管导通重叠区间的控制时序相对比较复杂。
因此，基于以上控制复杂的方案，本申请实施例提供一种多电平逆变器的控制方法，在有源箝位多电平逆变器的输出电压过零点时对逆变器中开关元件进行控制，该方法包括：检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；如果是，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。由于输出电压过零点时，对应低频开关元件处于死区时间，此时将对应的箝位管导通，则将低频开关元件承受的电压通过导通的箝位管强制箝位到母线电压的一半，由于箝位管连接的是中性点(即母线电压的中点)，因此，中性点的电压是整个母线电压的一半，可以解决此时如果高频开关元件导通使某一低频开关元件承受整个母线电压的问题。
需要说明的是，ANPC的拓扑是固定不变的，如图1所示，但是，对于图1所示的逆变器的控制方式可以包括多种。本申请实施例提供的控制方法可以解决输出电压过零点时整个母线电压施加在某一低频开关元件的技术问题。下面结合附图进行详细说明。
方法实施例一：
参见图3，该图为本申请实施例提供的多电平逆变器的控制方法流程图。
本实施例提供的多电平逆变器的控制方法，在有源箝位多电平逆变器的输出电压过零点时对逆变器中开关元件进行控制，所述有源箝位多电平逆变器每个逆变桥臂的开关元件包括：内管、外管和箝位管，所述内管和外管串联后连接在正母线和负母线之间，所述箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；其中所述内管为低频开关元件，所述外管和箝位管为高频开关元件；
继续参见图1，其中箝位管包括T2和T3，外管包括T1和T4，内管包括T5和T6。T5和T6为低频开关元件，T2、T3、T1和T4为高频开关元件。
该方法包括：
S301：检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；
由于逆变器包括两个桥臂或三个桥臂，因此，需要对于每个桥臂单独进行判断。根据桥臂的输出电压对该桥臂对应的开关元件进行控制。
继续参见图1的拓扑图，图1中桥臂的上半桥包括T1、T2和T5，下半桥包括T3、T4和T6。
并且，T1和T2之间开关信号高频互补，T3和T4之间开关信号高频互补，T5和T6之间开关信号低频互补。
具体可以利用电压检测电路检测桥臂的输出电压，判断输出电压的过零点是否发生，由于逆变器输出电压是交流电压。
S302：如果是，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。
可以理解的是，箝位管导通时，将电压箝位到母线电压一半，即箝位到Bus_N，因此，无论过零点高频开关元件是否导通，低频开关元件也不会承受整个母线电压，而是仅承受母线电压的一半，在低频开关元件的耐压范围内，因此，不会损坏低频开关元件。
本实施例提供的方法，由于输出电压过零点时，对应低频开关元件处于死区时间，此时将对应的箝位管导通，则将低频开关元件承受的电压通过导通的箝位管强制箝位到母线电压的一半，由于箝位管连接的是中性点(即母线电压的中点)，因此，中性点的电压是整个母线电压的一半，可以解决此时如果高频开关元件导通使某一低频开关元件承受整个母线电压的问题。
方法实施例二：
输出电压过零点包括输出电压由正半周到达过零点和由负半周到达过零点两种情况，下面分别进行介绍。
首先介绍输出电压由正半周到达过零点，此种可以通过两种方式来实现，一种是控制对应箝位管导通，另一种是控制两个箝位管均导通。
参见图4，该图为输出电压过零点由正半周到达过零点控制一个箝位管导通的时序图。
当所述输出电压过零点为由正半周到达过零点时，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制下半桥箝位管T3一直导通。
如图4所示，在t11时刻，电压检测电路检测到输出电压由正半周到达过零点，因此将高频开关元件T2关断，同时将工频开关元件T5关断，进入相应的死区时间；
相应高频开关元件之间的第一死区时间(tdt1)小于工频开关元件之间的第二死区时间(tdt2)，即tdt1<tdt2，这样可以减少输出波形的畸变。由于开关元件死区时间的存在，本身就会使输出波形发生畸变，但是为了能够正常工作开关元件又必须存在死区时间。输出波形包括输出电压波形和输出电流波形。当开关元件处于死区时间时，开关元件的开关状态没有变化，这样输出电压和输出电流的波形不受控制，所以会产生畸变，为了保证能够正常工作又不会产生太大畸变，则死区时间越小越好。但是，如果高频开关元件的第一死区时间大于工频开关元件的第二死区时间，则低频开关元件会产生过压损坏的风险。因此，设置tdt1<tdt2。
对应负半周的高频开关元件要先导通，在t12时刻，控制高频箝位管T3先导通，且将其占空比设置为1(即D＝1)；从图中可以看出，从t13时刻开始，T3的驱动信号为高电平，即T3导通。
当所述低频开关元件对应的第二死区时间过后，控制下半桥内管导通。即经过死区时间tdt2后，在t13时刻，负半周的工频开关元件T6导通；
由于在该高频开关周期内，桥臂输出电压会被箝位管箝位到直流母线的中点电压，从而消除了工频开关管的过压风险。因为工频开关管的最高耐压是按照母线电压一半进行的设计。
以上介绍的当输出电压过零点是由正半周到达过零点时，控制上半桥的箝位管为例进行的介绍，也可以控制两个箝位管均导通，下面结合图5进行详细介绍。
参见图5，该图为输出电压过零点由正半周到达过零点控制两个箝位管导通的时序图。
图5中是桥臂输出电压由正半周向负半周切换时的开关状态时序，具体的调制方法与图4中的方法基本一致，唯一不同的是在t12时刻，控制两个高频箝位管T2和T3同时都导通，从图中可以看出，T2和T3对应的均为高电平，即当驱动信号为高电平时，该开关元件导通，反之该开关元件关断。
该方法既可以很好的解决工频开关管过压风险，同时可以带来的有益效果是可以提供多个箝位续流回路，大大减小桥臂电压切换过程中的换流回路。以电流为正为例进行介绍，T2和T3同时导通时，存在以下两个电流通路，分别为：Bus_N-D2-T5-I_out和Bus_N-T3-D6-I_out。由于存在以上两个电流路径，因此两个电流路径的漏感是并联关系，这样可以减小换流回路中的漏感，换流回路中的漏感越小，则换流过程中开关元件过压风险越小。
以上介绍的是，输出电压过零点由正半周到达过零点的情况，下面介绍输出电压过零点由负半周到达过零点的情况。
当所述输出电压过零点为由负半周到达过零点时，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制上半桥箝位管一直导通。继续参见图1，即在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制T2一直导通。
当然，输出电压过零点由负半周到达过零点时，也可以控制两个箝位管均导通，即在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制T2和T3一直导通。
以上实施例中，预定时间段可以根据需要进行设置，例如所述输出电压过零点后的预定时间段为：所述输出电压过零后的第一个高频开关周期。也可以在输出电压过零后的前N个高频开关周期都控制对应箝位管导通，其中N为正整数，例如N＝2，则在输出电压过零后的前2个高频开关周期一直控制箝位管导通。但是N又不能取值太大，因为预定时间段越短越好，如果太长，则会使逆变器的输出效率降低。因此，预设时间段可以在解决开关元件电压应力问题的基础上尽量缩短。
装置实施例：
基于以上实施例提供的一种多电平逆变器的控制方法，本申请实施例还提供一种多电平逆变器的控制装置，下面结合附图进行详细介绍。
参见图6，该图为本申请实施例提供的多电平逆变器的控制装置示意图。
本实施例提供的多电平逆变器的控制装置，在有源箝位多电平逆变器的输出电压过零点时对逆变器中开关元件进行控制，所述有源箝位多电平逆变器每个逆变桥臂的开关元件包括：内管、外管和箝位管，所述内管和外管串联后连接在正母线和负母线之间，所述箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；其中所述内管为低频开关元件，所述外管和箝位管为高频开关元件；
该装置包括：检测模块601和控制模块602；
所述检测模块601，用于检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；
所述控制模块602，用于所述检测模块601检测所述输出电压过零点时，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。
其中检测模块601具体可以通过电压检测电路来实现。
控制模块602可以通过逆变器的控制器来实现，控制器可以输出脉冲驱动信号来控制逆变器中的开关管的开关状态。
由于输出电压过零点时，对应低频开关元件处于死区时间，此时将对应的箝位管导通，则将低频开关元件承受的电压通过导通的箝位管强制箝位到母线电压的一半，由于箝位管连接的是中性点(即母线电压的中点)，因此，中性点的电压是整个母线电压的一半，这样就不会导致此时如果高频开关元件导通使某一低频开关元件承受整个母线电压的问题。
当所述输出电压过零点为由正半周到达过零点时，所述控制模块，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制下半桥箝位管一直导通。
当所述输出电压过零点为由负半周到达过零点时，所述控制模块，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制上半桥箝位管一直导通。
其中，预定时间段可以根据需要进行设置，例如所述输出电压过零点后的预定时间段为：所述输出电压过零后的第一个高频开关周期。也可以在输出电压过零后的前N个高频开关周期都控制对应箝位管导通，其中N为正整数，例如N＝2，则在输出电压过零后的前2个高频开关周期一直控制箝位管导通。但是N又不能取值太大，因为预定时间段越短越好，如果太长，则会使逆变器的输出效率降低。因此，预设时间段可以在解决开关元件电压应力问题的基础上尽量缩短。
逆变器实施例：
基于以上实施例提供的多电平逆变器的控制方法以及控制装置，本申请实施例还提供一种多电平逆变器，下面结合附图进行详细介绍。
参见图7，该图为本申请实施例提供的多电平逆变器示意图。
本实施例提供的多电平逆变器，该多电平逆变器为有源箝位多电平逆变器，所述有源箝位多电平逆变器每个逆变桥臂的开关元件包括：内管、外管和箝位管，所述内管和外管串联后连接在正母线和负母线之间，所述箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；其中所述内管为低频开关元件，所述外管和箝位管为高频开关元件；该多电平逆变器包括：电压检测电路702和控制器701；
由于T2和T3的作用是箝位，因此将T2和T3称为箝位管，T1、T5、T6和T4组成桥臂，由于T1和T4在外，T5和T6在内，因此，称T1和T4为外管，T5和T6为内管。
所述电压检测电路702，用于检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；
所述控制器701，用于所述电压检测电路检测所述输出电压过零点时，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。
由于输出电压过零点时，对应低频开关元件处于死区时间，此时将对应的箝位管导通，则将低频开关元件承受的电压通过导通的箝位管强制箝位到母线电压的一半，由于箝位管连接的是中性点(即母线电压的中点)，因此，中性点的电压是整个母线电压的一半，可以解决此时如果高频开关元件导通使某一低频开关元件承受整个母线电压的问题。
当所述输出电压过零点为由正半周到达过零点时，所述控制器，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制下半桥箝位管一直导通。即T3导通。
当然，输出电压过零点由正半周到达过零点时，也可以控制两个箝位管均导通，即在所述输出电压由正半周到达过零点后的预定时间段内控制T2和T3一直导通。
当所述输出电压过零点为由负半周到达过零点时，所述控制器，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制上半桥箝位管一直导通。即T2导通。
当然，输出电压过零点由负半周到达过零点时，也可以控制两个箝位管均导通，即在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制T2和T3一直导通。
另外，相应高频开关元之间的第一死区时间(tdt1)小于工频开关元件之间的第二死区时间(tdt2)，即tdt1<tdt2，这样可以减少输出波形的畸变。
当输出电压过零点时，如果控制两个箝位管均导通，可以提供多个箝位续流回路，，这样可以减小换流回路中的漏感，换流回路中的漏感越小，则换流过程中开关元件过压风险越小。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (14)

1.一种多电平逆变器的控制方法，其特征在于，在有源箝位多电平逆变器的输出电压过零点时对逆变器中开关元件进行控制，所述有源箝位多电平逆变器每个逆变桥臂的开关元件包括：内管、外管和箝位管，所述内管和外管串联后连接在正母线和负母线之间，所述箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；其中所述内管为低频开关元件，所述外管和箝位管为高频开关元件；
该方法包括：
检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；
如果是，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。
2.根据权利要求1所述的多电平逆变器的控制方法，其特征在于，当所述输出电压过零点为由正半周到达过零点时，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制下半桥箝位管一直导通。
3.根据权利要求1所述的多电平逆变器的控制方法，其特征在于，当所述输出电压过零点为由负半周到达过零点时，则在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制上半桥箝位管一直导通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多电平逆变器的控制方法，其特征在于，所述输出电压过零点后的预定时间段为：
所述输出电压过零后的第一个高频开关周期。
5.根据权利要求1-3任一项所述的多电平逆变器的控制方法，其特征在于，所述高频开关元件对应的第一死区时间小于所述低频开关元件对应的第二死区时间。
6.根据权利要求2所述的多电平逆变器的控制方法，其特征在于，还包括：当所述低频开关元件对应的第二死区时间过后，控制下半桥内管导通。
7.根据权利要求3所述的多电平逆变器的控制方法，其特征在于，还包括：当所述低频开关元件对应的第二死区时间过后，控制上半桥内管导通。
8.一种多电平逆变器的控制装置，其特征在于，在有源箝位多电平逆变器的输出电压过零点时对逆变器中开关元件进行控制，所述有源箝位多电平逆变器每个逆变桥臂的开关元件包括：内管、外管和箝位管，所述内管和外管串联后连接在正母线和负母线之间，所述箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；其中所述内管为低频开关元件，所述外管和箝位管为高频开关元件；
该装置包括：检测模块和控制模块；
所述检测模块，用于检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；
所述控制模块，用于所述检测模块检测所述输出电压过零点时，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。
9.根据权利要求8所述的多电平逆变器的控制装置，其特征在于，当所述输出电压过零点为由正半周到达过零点时，所述控制模块，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制下半桥箝位管一直导通。
10.根据权利要求8所述的多电平逆变器的控制装置，其特征在于，当所述输出电压过零点为由负半周到达过零点时，所述控制模块，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制上半桥箝位管一直导通。
11.根据权利要求8-10任一项所述的多电平逆变器的控制方法，其特征在于，所述输出电压过零点后的预定时间段为：
所述输出电压过零后的第一个高频开关周期。
12.一种多电平逆变器，其特征在于，该多电平逆变器为有源箝位多电平逆变器，所述有源箝位多电平逆变器每个逆变桥臂的开关元件包括：内管、外管和箝位管，所述内管和外管串联后连接在正母线和负母线之间，所述箝位管连接在内管和外管的公共端与母线之间；其中所述内管为低频开关元件，所述外管和箝位管为高频开关元件；该多电平逆变器包括：电压检测电路和控制器；
所述电压检测电路，用于检测所述有源箝位多电平逆变器桥臂的输出电压是否发生过零点；
所述控制器，用于所述电压检测电路检测所述输出电压过零点时，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，或，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制两个箝位管均一直导通。
13.根据权利要求12所述的多电平逆变器，其特征在于，当所述输出电压过零点为由正半周到达过零点时，所述控制器，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制下半桥箝位管一直导通。
14.根据权利要求12所述的多电平逆变器，其特征在于，当所述输出电压过零点为由负半周到达过零点时，所述控制器，在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制对应箝位管一直导通，具体为：
在所述输出电压过零点后的预定时间段内控制上半桥箝位管一直导通。
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