專利名稱：一種級聯(lián)式多電平高壓變頻器的控制脈沖生成的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高壓變頻器技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種級聯(lián)式多電平高壓變頻器控制脈沖生成的方法，它是針對級聯(lián)式多電平高壓變頻器功率單元進行設計的，能夠?qū)Ω邏鹤冾l器中的功率單元進行觸發(fā)控制，通過功率單元級聯(lián)后，能輸出一相多電平疊加正弦波脈沖調(diào)制(SPWM)電壓波形。
背景技術(shù)：
級聯(lián)式多電平高壓變頻器已經(jīng)應用在工業(yè)生產(chǎn)中，根據(jù)電網(wǎng)電壓等級的不同，高壓變頻器每相所級聯(lián)功率單元的個數(shù)不同。高壓變頻器中的每一個功率單元要分別對功率器件進行觸發(fā)控制，實際應用中，可以采用不同的脈沖控制生成方法。級聯(lián)式多電平高壓變頻器較為復雜，找到一種簡單、適用的脈沖生成方法顯的很重要，本發(fā)明通過對脈沖移相的脈沖生成方法，可以對多種脈沖調(diào)制(PWM)控制信號進行移相，并且實現(xiàn)的方法簡單，適用于級聯(lián)式多電平高壓變頻器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種級聯(lián)式多電平高壓變頻器的控制脈沖生成的方法。
本發(fā)明包括脈沖生成裝置 脈沖移相器1 脈沖移相器2 脈沖移相器3 脈沖移相器4 脈沖移相器5 功率單元U1 功率單元U2 功率單元U3 功率單元U4 功率單元U5 功率單元U6 功率單元V1 功率單元V2 功率單元V3 功率單元V4 功率單元V5 功率單元V6 功率單元W1 功率單元W2 功率單元W3 功率單元W4 功率單元W5 功率單元W6脈沖生成裝置生成三相脈沖，每一相脈沖移相的方法相同。以U相脈沖為例，U相脈沖直接和功率單元U1相連，U相脈沖經(jīng)過移相1與功率單元U2相連，輸入到功率單元U2的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器2與功率單元U3相連，輸入到功率單元U3的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器3與功率單元U4相連，輸入到功率單元U4的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器4與功率單元U5相連，輸入到功率單元U5的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器5與功率單元U6相連。
根據(jù)3-10KV不同的電網(wǎng)電壓和所用功率器件的耐壓值，高壓變頻器每相所級聯(lián)功率單元的個數(shù)3-8個的不同，而每個功率單元都需要控制信號進行觸發(fā)控制。脈沖生成裝置產(chǎn)生控制脈沖，此控制信號直接輸入到一個功率單元中，對此功率單元進行觸發(fā)控制，與此同時，此控制信號經(jīng)過脈沖移相器的移相作用后，對另外功率單元進行觸發(fā)控制，分別對移相后的控制脈沖進行移相，分別對功率單元進行觸發(fā)控制，實現(xiàn)對多個功率單元的觸發(fā)控制，各個功率單元的輸出電平疊加后就得到一相多電平疊加的正弦波脈沖調(diào)制(SPWM)電壓波形。脈沖移相器所移的具體角度為2π/NP，其中N為高壓變頻器所級聯(lián)功率單元個數(shù)，P為脈沖的載波比。可以看出，移相主要和兩個因素有關(guān)1、所移相控制脈沖的頻率有關(guān)。2、每相所級聯(lián)功率單元的個數(shù)。
從脈沖發(fā)生器發(fā)出的U相脈沖，直接輸入對U相功率單元U1進行觸發(fā)控制，U相脈沖經(jīng)過移相1與功率單元U2相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U2進行觸發(fā)控制，輸入到功率單元U2的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器2與功率單元U3相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U3進行觸發(fā)控制；輸入到功率單元U3的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器3與功率單元U4相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U4進行觸發(fā)控制，依此類推，分別對功率單元U5和U6進行觸發(fā)控制，實現(xiàn)了U相脈沖對高壓變頻器的U相控制。
采用脈沖移相的方法，實現(xiàn)對級聯(lián)式多電平高壓變頻器的控制，對所移相的PWM脈沖，可以有三種①兩電平(+E、-E)PWM脈沖。②、三電平(+E、O、-E)PWM脈沖。③、“線電壓”脈沖。
此種脈沖生成方法，易于實現(xiàn)，能完成對級聯(lián)式高壓變頻器各個功率單元實現(xiàn)觸發(fā)控制。本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)適用性強。適用于以多種方式生成的控制脈沖，經(jīng)過移相處理后，就能實現(xiàn)對多個功率單元的觸發(fā)控制。(2)使用較簡單的方法，實現(xiàn)了對級聯(lián)式高壓變頻器復雜系統(tǒng)的控制。(3)輸出一相多電平疊加正弦波脈沖調(diào)制(SPWM)電壓波形。
本發(fā)明介紹了級聯(lián)6個功率單元的脈沖移相控制，根據(jù)輸入電網(wǎng)電壓等級的不同，此種方法適合于多于6個功率單元的情形。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。包括脈沖生成裝置 脈沖移相器1 脈沖移相器2 脈沖移相器3 脈沖移相器4 脈沖移相器5 功率單元U1 功率單元U2功率單元U3 功率單元U4 功率單元U5 功率單元U6 功率單元V1 功率單元V2 功率單元V3 功率單元V4 功率單元V5 功率單元V6 功率單元W1 功率單元W2 功率單元W3 功率單元W4 功率單元W5 功率單元W具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本專利作進一步的說明。
脈沖生成裝置生成三相脈沖，三相脈沖移相的方法相同。以U相脈沖為例，U相脈沖直接和功率單元U1相連，U相脈沖經(jīng)過移相1與功率單元U2相連，輸入到功率單元U2的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器2與功率單元U3相連，輸入到功率單元U3的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器3與功率單元U4相連，輸入到功率單元U4的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器4與功率單元U5相連，輸入到功率單元U5的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器5與功率單元U6相連。
請參見圖1，本發(fā)明以6KV電網(wǎng)電壓為例進行說明。級聯(lián)式多電平高壓變頻器每一相由6個功率單元級聯(lián)而成，脈沖生成裝置可以利用不同的控制策略生成不同的三相控制脈沖，分別為U相脈沖、V相脈沖和W相脈沖。輸出的三相脈沖移相處理的方法相同。為了便于說明，以高壓變頻器的U相為例，進行說明。
從脈沖發(fā)生器發(fā)出的U相脈沖，直接輸入對U相功率單元U1進行觸發(fā)控制，U相脈沖經(jīng)過移相1與功率單元U2相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U2進行觸發(fā)控制。輸入到功率單元U2的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器2與功率單元U3相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U3進行觸發(fā)控制。輸入到功率單元U3的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器3與功率單元U4相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U4進行觸發(fā)控制。輸入到功率單元U4的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器4與功率單元U5相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U5進行觸發(fā)控制。輸入到功率單元U5的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器5與功率單元U6相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U6進行觸發(fā)控制。級聯(lián)式多電平高壓變頻器每相由6個功率單元級聯(lián)而成，經(jīng)過脈沖觸發(fā)控制后，能輸出一相多電平疊加正弦波脈沖調(diào)制(SPWM)電壓波形。
脈沖移相器所移的具體角度為2π/NP，其中N為高壓變頻器所級聯(lián)功率單元個數(shù)，P為脈沖的載波比。可以看出，移相主要和兩個因素有關(guān)1、所移相控制脈沖的頻率有關(guān)。2、每相所級聯(lián)功率單元的個數(shù)。
本專利是采用脈沖移相的方法，實現(xiàn)對級聯(lián)式多電平高壓變頻器的控制，對所移相的PWM脈沖，可以有三種1、兩電平(+E、-E)PWM脈沖。2、三電平(+E、O、-E)PWM脈沖。3、“線電壓”脈沖。
級聯(lián)式多電平高壓變頻器每相由6個功率單元級聯(lián)而成，經(jīng)過脈沖觸發(fā)控制后，能輸出一相多電平疊加正弦波脈沖調(diào)制(SPWM)電壓波形。
權(quán)利要求
1.一種新型級聯(lián)式多電平高壓變頻器的控制脈沖生成的方法，其特征在于U相脈沖直接和功率單元U1相連，U相脈沖經(jīng)過移相1與功率單元U2相連，輸入到功率單元U2的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器(2)與功率單元U3相連，輸入到功率單元U3的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器(3)與功率單元U4相連，輸入到功率單元U4的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器(4)與功率單元U5相連，輸入到功率單元U5的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器(5)與功率單元U6相連；根據(jù)3-10KV不同的電網(wǎng)電壓和所用功率器件的耐壓值，高壓變頻器每相所級聯(lián)功率單元的個數(shù)3-8個的不同，而每個功率單元都需要控制信號進行觸發(fā)控制；脈沖生成裝置產(chǎn)生控制脈沖，此控制信號直接輸入到一個功率單元中，對此功率單元進行觸發(fā)控制，與此同時，此控制信號經(jīng)過脈沖移相器的移相作用后，對另外功率單元進行觸發(fā)控制，分別對移相后的控制脈沖進行移相，分別對功率單元進行觸發(fā)控制，實現(xiàn)對六個功率單元的觸發(fā)控制，各個功率單元的輸出電平疊加后就得到一相多電平疊加的正弦波脈沖調(diào)制SPWM電壓波形；脈沖移相器所移的具體角度為2π/NP，其中N為高壓變頻器所級聯(lián)功率單元個數(shù)，P為脈沖的載波比。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于從脈沖發(fā)生器發(fā)出的U相脈沖，直接輸入對U相功率單元U1進行觸發(fā)控制，U相脈沖經(jīng)過移相1與功率單元U2相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U2進行觸發(fā)控制，輸入到功率單元U2的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器(2)與功率單元U3相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U3進行觸發(fā)控制；輸入到功率單元U3的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器(3)與功率單元U4相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U4進行觸發(fā)控制，依此類推，分別對功率單元U5和U6進行觸發(fā)控制，實現(xiàn)了U相脈沖對高壓變頻器的U相控制。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于采用脈沖移相的方法，實現(xiàn)對級聯(lián)式多電平高壓變頻器的控制，對所移相的PWM脈沖，有三種兩電平(+E、-E)PWM脈沖；三電平(+E、0、-E)PWM脈沖；“線電壓”脈沖。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種級聯(lián)式多電平高壓變頻器的控制脈沖生成的方法，屬于高壓變頻器技術(shù)領(lǐng)域。從脈沖發(fā)生器發(fā)出的U相脈沖，直接輸入對U相功率單元U1進行觸發(fā)控制，U相脈沖經(jīng)過移相1與功率單元U2相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U2進行觸發(fā)控制，輸入到功率單元U2的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器2與功率單元U3相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U3進行觸發(fā)控制。輸入到功率單元U3的脈沖，還經(jīng)過脈沖移相器3與功率單元U4相連，經(jīng)過移相后的脈沖對功率單元U4進行觸發(fā)控制，依此類推，分別對功率單元U5和U6進行觸發(fā)控制，實現(xiàn)了U相脈沖對高壓變頻器的U相控制，適用性強。
文檔編號H02M1/08GK1744420SQ20051010577
公開日2006年3月8日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者李崇堅, 胡培青, 趙如凡, 朱春毅, 安虹, 段巍, 錢鳴, 趙高慶, 張軍, 李善強 申請人:北京金自天正智能控制股份有限公司, 冶金自動化研究設計院