 本发明涉及一种五电平有源中点箝位h桥逆变器的控制方法。
多电平逆变器在高压大功率变频领域中得到了越来越广泛的关注。与两电平逆变器相比，多电平逆变器具有更低的输出谐波含量，更高的电压输出等优点。 三电平中点箝位(neutralpointclamped,npc)逆变器在输出电压低于6kv的中压驱动市场中已经有非常广泛的应用，由于电力电子器件耐压的限制，对于更高的电压等级和更大容量输出需求时，就需要五电平或更多电平的变频器。单纯的五电平npc逆变器由于存在中点电压难以控制的缺陷，实际很少采用。其中npc型h桥(npc/h)五电平逆变器同时具有三电平npc型逆变器和h桥逆变器的优势，具有组成简单、控制灵活、运行可靠、谐波含量少的优点，在中高压驱动领域已有实际应用。 五电平npc/h逆变器比三电平npc逆变器具有更多的输出电平和开关状态，具有一定的损耗平衡能力，但仍然存在桥臂开关器件损耗不平衡的问题，部分器件承受的损耗大，限制了逆变器的最大输出容量。 五电平有源中点箝位h桥型逆变器采用一种全新的拓扑结构，关于这种拓扑的损耗平衡控制方法现有文献还没有报道。可以参考五电平npc/h逆变器损耗平衡控制方法，以文献“anovelfive-levelvoltagesourceinverterwithsinusoidalpulsewidthmodulatorformedium-voltageapplications”为代表，这种控制方法能够在一定程度上桥臂的器件损耗，但是由于可选择的冗余开关状态较少，仍然导致某些开关器件损耗大，某些开关器件损耗较小，半导体开关器件的利用率较低，不利于系统的散热设计。五电平有源中点h桥逆变器(anpc/h)通过在箝位二极管处增加开关管，并通过适当的损耗均衡控制策略，可以使桥臂开关器件的损耗分布更加均衡。
本发明的克服现有调制方法控制的五电平有源中点箝位h桥逆变器各个开关器件损耗分布平衡性差的问题，提出一种损耗均衡的控制方法，更有效地利用有源中点箝位逆变器的冗余状态。本发明根据开关损耗分布情况，依据单相h桥各个开关管依次产生最大开关损耗的原则，提出四种电平切换方式，在一定周期内按一定比例运行四种切换方式，可改善单相h桥一个桥臂的四个开关管的损耗分布，使四个开关管的平均损耗大体相近，从而提高五电平有源中点箝位h桥逆变器的输出容量和功率密度。本发明适用于各种脉宽调制方法。 应用本发明控制方法的五电平有源中点h桥逆变器的结构如下： 三相五电平有源中点h桥逆变器是一种将直流电转变成正弦交流电的装置，包括三个直流电源，六个参数相同的分压电容，以及a、b、c三相h桥。每相h桥由两个桥臂构成，每个桥臂由6个开关管组成，每个开关管都反向并联一个二极管。 a相h桥中，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管串联组成h桥第一桥臂，第一开关管的阳极连接到第一直流电源的正极，第一开关管的阴极连接第二开关管的阳极，第二开关管的阴极连接a相交流电的输出和第三开关管的阳极，第三开关管的阴极连接第四开关管的阳极，第四开关管的阴极连接第一直流电源的负极，第五开关管的阳极连接在第一开关管和第二开关管之间，的第五开关管阴极连接到中点电位o和第六开关管的阳极，第六开关管的阴极连接到第三开关管和第四开关管之间。 第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管串联组成h桥第二桥臂，第七开关管的阳极连接到第一直流电源的正极，第七开关管的阴极连接第八开关管的阳极，第八开关管的阴极连接三相交流电的公共输出端n和第九开关管的阳极，第九开关管的阴极连接第十开关管的阳极，第十开关管的阴极连接第一直流电源的负极。第十一开关管的阳极连接在第七开关管和第八开关管之间。第十一开关管的阴极连接到中点电位o和第十二开关管的阳极，第十二开关管的阴极连接到第九开关管和第十开关管之间。 b相h桥中，第十三开关管、第十四开关管、第十五开关管和第十六开关管串联组成h桥第一桥臂。第十三开关管的阳极连接到第二直流电源的正极，第十三开关管的阴极连接第十四开关管的阳极，第十四开关管的阴极连接b相交流电的输出和第十五开关管的阳极，第十五开关管的阴极连接第十六开关管的阳极，第十六开关管的阴极连接第二直流电源的负极，第十七开关管的阳极连接在第十三开关管和第十四开关管之间，第十七开关管的阴极连接到中点电位o和第十八开关管的阳极，第十八开关管的阴极连接到第十五开关管和第十六开关管之间。 第十九开关管、第二十开关管、第二十一开关管和第二十二开关管串联组成h桥第二桥臂，第十九开关管的阳极连接到第二直流电源的正极，第十九开关管的的阴极连接第二十开关管的阳极，第二十开关管的阴极连接三相交流电的公共输出端n和第二十一开关管的阳极，第二十一开关管的阴极连接第二十二开关管的阳极，第二十二开关管的阴极连接第二直流电源的负极，第二十三开关管的阳极连接在第二十一开关管和第二十二开关管之间，第二十三开关管的阴极连接到中点电位o和第二十四开关管的阳极，第二十四开关管的阴极连接到第二十一开关管的和第二十二开关管的之间。 c相h桥中，第二十五开关管、第二十六开关管、第二十七开关管和第二十八开关管串联组成h桥第一桥臂，第二十五开关管的阳极连接到第三直流电源的正极，第二十五开关管的阴极连接第二十六开关管的阳极，第二十六开关管的阴极连接c相交流电的输出和第二十七开关管的阳极，第二十七开关管的阴极连接第二十八开关管的阳极，第二十八开关管的阴极连接第三直流电源的负极，第二十九开关管的阳极连接在第二十五开关管和第二十六开关管之间，第二十九开关管的阴极连接到中点电位o和第三十开关管的阳极，第三十开关管的阴极连接到第二十七开关管和第二十八开关管之间。 第三十一开关管、第三十二开关管、第三十三开关管和第三十四开关管、串联组成h桥第二桥臂，第三十一开关管的阳极连接到第三直流电源的正极，第三十一开关管的阴极连接第三十二开关管的阳极，第三十二开关管的阴极连接三相交流电的公共输出端n和第三十三开关管的阳极，第三十三开关管的阴极连接第三十四开关管的阳极，第三十四开关管的阴极连接第三直流电源的负极，第三十五开关管的阳极连接在第三十一开关管和第三十二开关管之间，第三十五开关管的阴极连接到中点电位o和第三十六开关管的阳极，第三十六开关管的阴极连接到第三十三开关管和第三十四开关管之间。 本发明五电平有源中点箝位h桥逆变器的损耗控制方法包括以下步骤： 1、定义五电平有源中点箝位h桥逆变器输出状态 五电平有源中点箝位h桥逆变器单相输出电压有五种电平，分别为直流母线电压vdc、vdc/2、0、-vdc/2和-vdc，分别定义状态为“2”、“1”、“0”、“-1”、“-2”。每种输出电平包含多种冗余状态，下面分别对五电平有源中点箝位h桥逆变器的输出状态进行定义： (1)定义单个桥臂输出电压的状态 以a相为例说明单个桥臂输出电压状态的定义方法，b相和c相同理。 a相的第一桥臂中，第五开关管和第六开关管用于电压的有源箝位，第一分压电容和第二分压电容分别为逆变器提供vdc/2和-vdc/2的直流电压，构成一个三电平中点箝位桥臂。此时，a相输出端相对电平参考点o输出vdc/2、0和-vdc/2三种电平。b相和c相同理。其中，零电平有四种产生方式。现对各个开关管的开关状态以及对应的桥臂输出电平说明如下： 第一开关管、第二开关管和第六开关管，第三开关管、第四开关管和第五开关管关断，a相第一桥臂的输出端电压vao为vdc/2，定义桥臂的输出电平状态为“1”。 第一开关管、第二开关管和第六开关管关断，第三开关管、第四开关管和第五开关管开通时，a相第一桥臂的输出端电压vao为-vdc/2，定义桥臂的输出电平状态为“-1”。 第二开关管和第五开关管开通，第一开关管、第三开关管、第四开关管和第六开关管关断时，a相第一桥臂的输出端电压vao为0，定义桥臂的输出电平状态为“0u2”； 第二开关管、第四开关管和第五开关管开通，第一开关管、第三开关管和第六开关管关断时，a相第一桥臂的输出端电压vao为0，定义桥臂的输出电平状态为“0u1”； 第一开关管、第三开关管和第六开关管开通，第二开关管、第四开关管和第五开关管关断时，a相第一桥臂的输出端电压vao为0，定义桥臂的输出电平状态为“0l1”； 第三开关管和第六开关管开通，第一开关管、第二开关管、第四开关管和第五开关管关断时，a相第一桥臂的输出端电压vao为0，定义桥臂的输出电平状态为“0l2”； 第一桥臂输出电压的输出状态和开关组合如表1所示，其中“1”表示开关管开通，“0”表示开关管关断： 表1第一桥臂输出电压vao的输出状态及开关管的工作情况 同理，a相的第二桥臂中，交流输出n端相对电平参考点o，可以输出vdc/2、0和-vdc/2三种电平。各个电平的产生方式与第一桥臂类似，表2给出第二桥臂输出电压的输出状态和开关组合： 表2第二桥臂输出电压vno的输出状态及开关管的工作情况 (2)定义单相h桥输出电压的输出状态 以下以a相为例说明定义单相h桥输出电压的输出状态的方法，b相和c相同理。 a相h桥输出电压van为第一桥臂输出电压vao与第二桥臂输出电压vno之差，即van＝vao-vno。 (a)当输出电平为vdc或-vdc时，输出电压van没有冗余输出方式，分别定义此时的输出状态为“2”和“-2”。 (b)当输出电压van为vdc/2时，单相h桥有四种冗余输出方式，分别定义如下： 定义输出状态“1_1”：第一桥臂的第一开关管、第二开关管、第六开关管导通，第三开关管、第四开关管、第五开关管关断，第一桥臂的输出电平为vdc/2，输出状态为“1”；第二桥臂的第八开关管、第十一开关管导通，第七开关管、第九开关管、第十二开关管关断，第二桥臂的输出电平为0，当第十开关管导通时，第二桥臂的输出状态为“0u1”，当第十开关管关断时，第二桥臂的输出状态为“0u2”。 定义输出状态“1_2”：第一桥臂的第一开关管、第二开关管、第六开关管导通，第三开关管、第四开关管、第五开关管关断，第一桥臂的输出电平为vdc/2，输出状态为“1”；第二桥臂的第九开关管、第十二开关管导通，第八开关管、第十开关管、第十一开关管关断，第二桥臂的输出电平为0，当第七开关管导通时，第二桥臂的输出状态为“0l1”，当第七开关管关断时，第二桥臂的输出状态为“0l2”。 定义输出状态“1_3”：第一桥臂的第二开关管、第五开关管导通，第一开关管、第三开关管、第六开关管关断，第一桥臂的输出电平为0，当第四开关管导通时，第一桥臂的输出状态为“0u1”，当第四开关管关断时，第一桥臂的输出状态为“0u2”；第二桥臂的第九开关管、第十开关管、第十一开关管导通，第七开关管、第八开关管、第十二开关管关断，第二桥臂的输出电平为-vdc/2，输出状态为“-1”。 定义输出状态“1_4”：第一桥臂的第三开关管、第六开关管导通，第二开关管、第四开关管、第五开关管关断，第一桥臂的输出电平为0，当第一开关管导通时，第一桥臂的输出状态为“0l1”，当第一开关管关断时，第一桥臂的输出状态为“0l2”；第二桥臂的第九开关管、第十开关管、第十一开关管导通，第七开关管、第八开关管、第十二开关管关断，第二桥臂的输出电平为-vdc/2，输出状态为“-1”。 (c)当输出电压van为0时，a相h桥输出有六种冗余输出方式，分别定义如下： 定义输出状态“0_1”：第一桥臂的第二开关管、第五开关管导通，第一开关管、第三开关管、第六开关管关断，第一桥臂的输出电平为0，当第四开关管导通时，第一桥臂的输出状态为“0u1”，当第四开关管关断时，第一桥臂的输出状态为“0u2”；第二桥臂的第八开关管、第十一开关管导通，第七开关管、第九开关管、第十二开关管关断，第二桥臂的输出电平为0，当第十开关管导通时，第二桥臂的输出状态为“0u1”，当第十开关管关断时，第二桥臂的输出状态为“0u2”。 定义输出状态“0_2”：第一桥臂的第三开关管、第六开关管导通，第二开关管、第四开关管、第五开关管关断，第一桥臂的输出电平为0，当第一开关管导通时，第一桥臂的输出状态为“0l1”，当第一开关管关断时，第一桥臂的输出状态为“0l2”；第二桥臂的第九开关管、第十二开关管导通，第八开关管、第十开关管、第十一开关管关断，第二桥臂的输出电平为0，当第七开关管导通时，第二桥臂的输出状态为“0l1”，当第七开关管关断时，第二桥臂的输出状态为“0l2”。 定义输出状态“0_3”：第一桥臂的第二开关管、第五开关管导通，第一开关管、第三开关管、第六开关管关断，第一桥臂的输出电平为0，当第四开关管导通时，第一桥臂的输出状态为“0u1”，当第四开关管关断时，第一桥臂的输出状态为“0u2”；第二桥臂的第九开关管、第十二开关管导通，第八开关管、第十开关管、第十一开关管关断，第二桥臂的输出电平为0，当第七开关管导通时，第二桥臂的输出状态为“0l1”，当第七开关管关断时，第二桥臂的输出状态为“0l2”。 定义输出状态“0_4”：第一桥臂的第三开关管、第六开关管导通，第二开关管、第四开关管、第五开关管关断，第一桥臂的输出电平为0，当第一开关管导通时，第一桥臂的输出状态为“0l1”，当第一开关管关断时，第一桥臂的输出状态为“0l2”；第二桥臂的第八开关管、第十一开关管导通，第七开关管、第九开关管、第十二开关管关断，第二桥臂的输出电平为0，当第十开关管导通时，第二桥臂的输出状态为“0u1”，当第十开关管关断时，第二桥臂的输出状态为“0u2”。 定义输出状态“0_5”：第一桥臂的第一开关管、第二开关管、第六开关管导通，第三开关管、第四开关管、第五开关管关断，第一桥臂的输出电平为vdc/2，输出状态为“1”；第二桥臂的第七开关管、第八开关管、第十二开关管导通，第九开关管、第十开关管、第十一开关管关断，第二桥臂的输出电平为vdc/2，输出状态为“1”。 定义输出状态“0_6”：第一桥臂的第三开关管、第四开关管、第五开关管导通，第一开关管、第二开关管、第六开关管关断，第一桥臂的输出电平为-vdc/2，输出状态为“-1”；第二桥臂的第九开关管、第十开关管、第十一开关管导通，第七开关管、第八开关管、第十二开关管关断，第二桥臂的输出电平为-vdc/2，输出状态为“-1”。 (d)当输出电压van为-vdc/2时，a相h桥输出有四种冗余输出方式，分别定义如下： 定义输出状态“-1_1”：第一桥臂的第三开关管、第四开关管、第五开关管导通，第一开关管、第二开关管、第六开关管关断，第一桥臂的输出电平为-vdc/2，输出状态为“-1”；第二桥臂的第九开关管、第十二开关管导通，第八开关管、第十开关管、第十一开关管关断，第二桥臂的输出电平为0，当第七开关管导通时，第二桥臂的输出状态为“0l1”，当第七开关管关断时，第二桥臂的输出状态为“0l2”。 定义输出状态“-1_2”：第一桥臂的第三开关管、第四开关管、第五开关管导通，第一开关管、第二开关管、第六开关管关断，第一桥臂的输出电平为-vdc/2，输出状态为“-1”；第二桥臂的第八开关管、第十一开关管导通，第七开关管、第九开关管、第十二开关管关断，第二桥臂的输出电平为0，当第十开关管导通时，第二桥臂的输出状态为“0u1”，当第十开关管关断时，第二桥臂的输出状态为“0u2”。 定义输出状态“-1_3”：第一桥臂的第三开关管、第六开关管导通，第二开关管、第四开关管、第五开关管关断，第一桥臂的输出电平为0，当第一开关管导通时，第一桥臂的输出状态为“0l1”，当第一开关管关断时，第一桥臂的输出状态为“0l2”；第二桥臂的第七开关管、第八开关管、第十二开关管导通，第九开关管、第十开关管、第十一开关管关断，第二桥臂的输出电平为vdc/2，输出状态为“1”。 定义输出状态“-1_4”：第一桥臂的第二开关管、第五开关管导通，第一开关管、第三开关管、第六开关管关断，第一桥臂的输出电平为0，当第四开关管导通时，第一桥臂的输出状态为“0u1”，当第四开关管关断时，第一桥臂的输出状态为“0u2”；第二桥臂的第七开关管、第八开关管、第十二开关管导通，第九开关管、第十开关管、第十一开关管关断，第二桥臂的输出电平为vdc/2，输出状态为“1”。 表3给出a相h桥输出电压van的各个输出电平和输出状态所对应的第一桥臂和第二桥臂的输出状态： 表3a相h桥输出电压van与第一桥臂输出电压vao、第二桥臂输出电压vno的工作状态 (3)规定电平切换原则 由于五电平有源中点h桥逆变器拓扑具有冗余电平状态，因此在输出电平切换时具有多种选择，对于多电平逆变器的驱动信号必须满足以下原则： (a)为了保证更低的电压变化率，电平切换时只能逐级切换； (b)为了满足开关器件开关死区的限制，提高逆变器的安全可靠性，电平切换时应只开通一个半导体器件、关断一个半导体器件，尽量避免同时开通或关断多个开关器件。 基于上述电平切换原则，表3中的零电平状态选项，如“0u1或0u2”，只有一个特定状态满足要求，如“0u1”，因此将两种零电平状态总结在一个开关状态中。 2.分析各个切换方式下各个开关器件的开关损耗 五电平有源中点h桥逆变器单相h桥存在四种电平切换情形，即 (1)当电平在vdc与vdc/2之间切换时，根据电平切换原则，存在 切换方式 切换方式 切换方式 切换方式 (2)当电平在vdc/2与0之间切换时，根据电平切换原则，与每一个vdc/2电平状态匹配的零电平状态只有三个，总共有12种切换方式： 与电平状态1_1匹配的零电平状态有0_1、0_4和0_5三个零电平。当1_1→0_1时，首先关断第六开关管，然后关断第一开关管，一个死区时间之后，开通第五开关管，第一开关管、第五二极管承受最大的开关损耗。当1_1→0_4时，首先关断第二开关管，第一开关管仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第三开关管，第二开关管、第三二极管产生最大的关断损耗。当1_1→0_5时，首先关断第十一开关管，然后开通第七开关管，最后开通第十二开关管，第七开关管、第十一二极管产生主要的开关损耗。 与电平状态1_2匹配的零电平状态有0_2、0_3和0_5三个零电平。当1_2→0_2时，首先关断第二开关管，第一开关管仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第三开关管，第二开关管、第三二极管产生最大的关断损耗。当1_2→0_3时，首先关断第六开关管，然后关断第一开关管，一个死区时间之后，开通第五开关管，第一开关管、第五二极管承受最大的开关损耗。当1_2→0_5时，首先关断第九开关管，然后开通第八开关管，第八开关管、第九二极管产生主要的开关损耗。 与电平状态1_3匹配的零电平状态有0_1、0_3和0_6三个零电平。当1_3→0_1时，首先关断第九开关管，第十开关管仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第八开关管，第九开关管、第八二极管产生最大的关断损耗。当1_3→0_3时，首先关断第十一开关管，然后关断第十开关管，一个死区时间之后，开通第十二开关管，第十开关管、第十二二极管承受最大的开关损耗。当1_3→0_6时，首先关断第二开关管，然后开通第三开关管，第二开关管、第三二极管产生主要的开关损耗。 与电平状态1_4匹配的零电平状态有0_2、0_4和0_6三个零电平。当1_4→0_2时，首先关断第十一开关管，然后关断第十开关管，一个死区时间之后，开通第十二开关管，第十开关管、第十二二极管承受最大的开关损耗。当1_4→0_4时，首先关断第九开关管，第十开关管仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第八开关管，第九开关管、第八二极管产生最大的关断损耗。当1_4→0_6时，首先关断第六开关管，然后开通第四开关管，最后开通第五开关管，第四开关管、第六二极管产生主要的开关损耗。 (3)当电平在-vdc/2与0之间切换时，根据多电平逆变器切换原则，与每一个-vdc/2电平状态匹配的零电平状态只有三个，总共有12种切换方式： 与电平状态-1_1匹配的零电平状态有0_2、0_3和0_6三个。当-1_1→0_2时，首先关断第五开关管，然后关断第四开关管，一个死区时间之后，开通第六开关管，第四开关管、第六二极管承受最大的开关损耗。当-1_1→0_3时，首先关断第三开关管，第四开关管仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第二开关管，第三开关管、第二二极管产生最大的关断损耗。当-1_1→0_6时，首先关断第十二开关管，然后开通第十开关管，最后开通第十一开关管，第十开关管、第十二二极管产生主要的开关损耗。 与电平状态-1_2匹配的零电平状态有0_1、0_4和0_6三个。当-1_2→0_1时，首先关断第三开关管，第四开关管仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第二开关管，第三开关管、第二二极管产生最大的关断损耗。当-1_2→0_4时，首先关断第五开关管，然后关断第四开关管，一个死区时间之后，开通第六开关管，第五开关管、第六二极管承受最大的开关损耗。当1_2→0_6时，首先关断第八开关管，然后开通第九开关管，第九开关管、第八二极管产生主要的开关损耗。 与电平状态-1_3匹配的零电平状态有0_2、0_4和0_5三个。当-1_3→0_2时，首先关断第八开关管，第七开关管仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第九开关管，第八开关管、第九二极管产生最大的关断损耗。当-1_3→0_4时，首先关断第十二开关管，然后关断第七开关管，一个死区时间之后，开通第十一开关管，第七开关管、第十一二极管承受最大的开关损耗。当-1_3→0_5时，首先关断第三开关管，然后开通第二开关管，第三开关管、第二二极管产生主要的开关损耗。 与电平状态-1_4匹配的零电平状态有0_1、0_3和0_5三个。当-1_4→0_1时，首先关断第十二开关管，然后关断第七开关管，一个死区时间之后，开通第十一开关管，第七开关管、第十一二极管承受最大的开关损耗。当-1_4→0_3时，首先关断第八开关管，第七开关管仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第九开关管，第八开关管、第九二极管产生最大的关断损耗。当-1_4→0_5时，首先关断第五开关管，然后开通第一开关管，最后开通第六开关管，第一开关管、第五二极管产生主要的开关损耗。 (4)当电平在-vdc与-vdc/2相互切换时，根据电平切换原则，存在 切换方式 切换方式 切换方式 切换方式 每一种符合电平切换原则的的电平切换时产生损耗的开关管和二极管如表4所示。其中，“√”表示该器件产生开关损耗。 表4五电平有源中点箝位h桥逆变器电平切换时的损耗分布 3.确定四种电平切换方式 根据步骤1中所述的电平切换方式，当a相h桥的输出电平在vdc、vdc/2、0、-vdc/2和-vdc之间切换时，对于不同输出状态的切换组合，产生开关损耗的开关管不同，而且若输出电流的方向确定，只有一个开关管和一个二极管产生开关损耗。本发明以开关损耗为损耗主要来源，依据电平切换原则，按照第一开关管或第七开关管、第二开关管或第八开关管、第三开关管或第九开关管、第四开关管或第十开关管依次产生最大损耗的顺序，筛选出四种电平切换组合，这四种电平切换方式分别为： 电平切换方式1： 电平切换方式2： 电平切换方式3： 电平切换方式4： 合理选择四种电平切换方式的运行比例当电平切换方式1～4以调制电压为单位周期按1:1:1:1的比例交替使用时，第一桥臂中的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的平均损耗可以表示为： pave_tli(i＝1,2,3or4)＝(ptli_type1+ptli_type2+ptli_type3+ptli_type4)/4 其中，pave_tli表示桥臂开关管ta1i(i＝1、2、3或4)的四种运行方式交替使用下的平均损耗，ptli_type1、ptli_type2、ptli_type3、ptli_type4分别表示桥臂开关管ta1i(i＝1、2、3或4)在电平切换方式1～4下的损耗。 所选取的四种切换方式可以单独调节每个开关管的最大损耗，通过调节四种切换方式的作用时间，可以进一步平衡各个开关管的损耗，各个开关管损耗的平均值可以达到的最小值为： pmin_ave＝(pave_t11+pave_t12+pave_t13+pave_t14)/4 其中，pmin_ave表示桥臂开关管ta11～ta14的平均损耗的平均值达到最小的值。 引入一个损耗分布调节系数k，0<k<1，令四种电平切换方式按照k：(1-k)：(1-k)：k的使用频率作用，从而单个器件产生的四种切换方式的平均损耗可以达到最小值，以实现逆变器桥臂开关管的损耗的平衡分布。此时单个开关管平均最小损耗为： pave_tli＝[k(pt11_type1+pt11_type4)+(1-k)(pt11_type2+pt11_type3)]/2 其中，pave_tli表示桥臂开关管ta1i在电平切换方式1～4按一定比例运行下的平均损耗，其最小值为pave_tli_min。 可以求得k的最优值为： k＝(2pave_tli_min-pt11_type2-pt11_type3)/(pt11_type1+pt11_type4-pt11_type2-pt11_type3) 四种电平切换方式按照k：(1-k)：(1-k)：k的作用时间比例运行，可以实现逆变器单相桥臂开关管的损耗平衡分布。 附图说明 图1是三相五电平有源中点箝位h桥逆变器拓扑结构图； 图2是五电平单相载波层叠法原理图； 图3是电平切换方式1情况下a相第一桥臂的各管工作情况； 图4是电平切换方式2情况下a相第一桥臂的各管工作情况； 图5是电平切换方式3情况下a相第一桥臂的各管工作情况； 图6是电平切换方式4情况下a相第一桥臂的各管工作情况； 图7是电平切换方式1情况下a相第一桥臂的损耗分布图； 图8是电平切换方式2情况下a相第一桥臂的损耗分布图； 图9是电平切换方式3情况下a相第一桥臂的损耗分布图； 图10是电平切换方式4情况下a相第一桥臂的损耗分布图； 图11是四种切换方式以1:1:1:1轮流使用时a相第一桥臂的损耗分布图； 图12是四种切换方式以2:1:1:2轮流使用时a相第一桥臂的损耗分布图。 具体实施方式 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。 如图1所示，应用本发明控制方法的三相五电平有源中点h桥逆变器包括三个直流电源vdc1、vdc2、vdc3，六个参数相同的分压电容，以及a、b、c三相h桥。实际应用中直流电源vdc1、vdc2、vdc3三者通常相等。每相h桥由2个桥臂构成，每个桥臂由6个开关管组成，每个开关管都反向并联一个二极管，开关管和二极管的对应关系为开关管taji与二极管daji反并联，j＝1或2，i＝1、2、3、4、5或6。 对于a相h桥，第一开关管ta11、第二开关管ta12、第三开关管ta13和第四开关管ta14串联组成h桥第一桥臂，第一开关管ta11的阳极连接到直流电源vdc1正极，第一开关管ta11的阴极连接ta12的阳极，第二开关管ta12的阴极连接a相交流电的输出和第三开关管ta13的阳极，第二开关管ta12的的阴极连接第四开关管ta14的阳极，第四开关管ta14的阴极连接直流电源vdc1的负极，在第一开关管ta11和第二开关管ta12之间连接的是第五开关管ta15的阳极，第五开关管ta15的阴极连接到中点电位o和第六开关管ta16的阳极，第六开关管ta16的阴极连接到第三开关管ta13和第四开关管ta14之间。第七开关管ta21、第八开关管ta22、第九开关管ta23和第十开关管ta24串联组成h桥第二桥臂，第七开关管ta21的阳极连接到直流电源vdc1正极，第七开关管ta21的阴极连接第八开关管ta22的阳极，第八开关管ta22的阴极连接三相交流电的公共输出端n和第九开关管ta23的阳极，第九开关管ta23的阴极连接第十开关管ta24的阳极，第十开关管ta24的阴极连接直流电源的负极，在第七开关管ta21和第八开关管ta22之间连接的是第十一开关管ta25的阳极，第十一开关管ta25的阴极连接到中点电位o和第十二开关管ta26的阳极，第十二开关管ta26的阴极连接到第九开关管ta23和第示开关管ta24之间。 对于b相h桥，第十三开关管tb11、第十四开关管tb12、第十五开关管tb13和第十六开关管tb14串联组成h桥第一桥臂，第十三开关管tb11的阳极连接到直流电源vdc2正极，第十三开关管tb11的阴极连接第十四开关管tb12的阳极，第十四开关管tb12的阴极连接b相交流电的输出和第十五开关管tb13的阳极，第十五开关管tb13的阴极连接第十六开关管tb14的阳极，第十六开关管tb14的阴极连接直流电源vdc2的负极，在第十三开关管tb11和第十四开关管tb12之间连接的是第十七开关管tb15的阳极，第十七开关管tb15的阴极连接到中点电位o和第十八开关管tb16的阳极，第十八开关管tb16的阴极连接到第十五开关管tb13和第十六开关管tb14之间。第十九开关管tb21、第二十开关管tb22、第二十一开关管tb23和第二十二开关管tb24串联组成h桥第二桥臂，第十九开关管tb21的阳极连接到直流电源vdc2正极，第十九开关管tb21的阴极连接第二十开关管tb22的阳极，第二十开关管tb22的阴极连接三相交流电的公共输出端n和第二十一开关管tb23的阳极，第二十一开关管tb23的阴极连接第二十二开关管tb24的阳极，第二十二开关管tb24的阴极连接直流电源vdc2的负极，在第十九开关管tb21和第二十开关管tb22之间连接的是第二十三开关管tb25的阳极，的阴极连接到中点电位o和第二十四开关管tb26的阳极，第二十四开关管tb26的阴极连接到第二十一开关管tb23和第二十二开关管tb24之间。 对于c相h桥，第二十五开关管tc11、第二十六开关管tc12、第二十七开关管tc13和第二十八开关管tc14串联组成h桥第一桥臂，第二十五开关管tc11的阳极连接到直流电源vdc3正极，第二十五开关管tc11的阴极连接第二十六开关管tc12的阳极，第二十六开关管tc12的阴极连接c相交流电的输出和第二十七开关管tc13的阳极，第二十七开关管tc13的阴极连接第二十八开关管tc14的阳极，第二十八开关管tc14的阴极连接直流电源vdc3的负极，在第二十五开关管tc11和第二十六开关管tc12之间连接的是第二十九开关管tc15的阳极，第二十九开关管tc15的阴极连接到中点电位o和第三十开关管tc16的阳极，第三十开关管tc16的阴极连接到第二十七开关管tc13和第二十八开关管tc14之间。第三十一开关管tc21、第三十二开关管tc22、第三十三开关管tc23和第三十四开关管tc24串联组成h桥第二桥臂，第三十一开关管tc21的阳极连接到直流电源vdc3正极，第三十一开关管tc21的阴极连接第三十二开关管tc22的阳极，第三十二开关管tc22的阴极连接三相交流电的公共输出端n和第三十三开关管tc23的阳极，第三十三开关管tc23的阴极连接第三十四开关管tc24的阳极，第三十四开关管tc24的阴极连接直流电源vdc3的负极，在第三十一开关管tc21和第三十二开关管tc22之间连接的是第三十五开关管tc25的阳极，第三十五开关管tc25的阴极连接到中点电位o和第三十六开关管tc26的阳极，第三十六开关管tc26的阴极连接到第三十三开关管tc23和第三十四开关管tc24之间。 本发明对五电平有源中点h桥逆变器损耗均衡控制方法包括以下步骤：定义五电平有源中点箝位h桥逆变器输出状态、分析各个切换方式下各个开关器件的开关损耗、确定四种电平切换方式、合理选择四种电平切换方式的运行比例。 以下分别具体说明每一步骤： 1.定义五电平有源中点箝位h桥逆变器输出状态 本发明控制方法适用于任何一种五电平脉宽调制。为了简化计算，采用五电平载波层叠调制方法，图2是五电平单相载波层叠法原理图。其中四个相同相位的幅值为0.5的三角波tr1～tr4叠加于-1到1之间，调制波uref为正弦波。当调制波uref大于三角载波tr1时，逆变器桥臂输出vdc；当uref大于tr2小于tr1时，逆变器桥臂输出vdc/2；当uref大于tr3小于tr2时，逆变器桥臂输出0电平；当uref小于tr3大于tr4时，逆变器桥臂输出-vdc/2，当uref小于tr4时，逆变器桥臂输出-vdc。 由于上述每个输出电平可由不同的开关管导通和关断实现，所以存在状态冗余，因而进一步定义输出状态。a相h桥开关管开关状态和电平输出状态定义如下，b相和c相同理： (1)输出电压van为vdc 第一桥臂中，当第一开关管ta11、第二开关管ta12和第六开关管ta16开通，第三开关管ta13、第四开关管ta14和第五开关管ta15关断时；第二桥臂中，当第九开关管ta23、第十开关管ta24和第十一开关管ta25开通，第七开关管ta21、第八开关管ta22和第十二开关管ta26关断时；a相h桥输出电平为vdc，定义输出状态为“2”。 (2)输出电压van为vdc/2 第一桥臂中，当第一开关管ta11、第二开关管ta12和第六开关管ta16开通，第三开关管ta13、第四开关管ta14和第五开关管ta15关断时；第二桥臂中，当第八开关管ta22和第十一开关管ta25开通，第七开关管ta21、第九开关管ta23和第十二开关管ta26关断，第十开关管ta24开通或者关断时，a相h桥输出电平为vdc/2，定义输出状态为“1_1”。 第一桥臂中，当第一开关管ta11、第二开关管ta12和第六开关管ta16开通，第三开关管ta13、第四开关管ta14和第五开关管ta15关断时；第二桥臂中，当第九开关管ta23和第十二开关管ta26开通，第八开关管ta22、第十开关管ta24和第十一开关管ta25关断，第七开关管ta21开通或者关断时，a相h桥输出电平为vdc/2，定义输出状态为“1_2”。 第一桥臂中，当第二开关管ta12和第五开关管ta15开通，第一开关管ta11、第三开关管ta13和第六开关管ta16关断，第四开关管ta14开通或者关断时；第二桥臂中，当第九开关管ta23、第十开关管ta24和第十一开关管ta25开通，第七开关管ta21、第八开关管ta22和第十二开关管ta26关断时，a相h桥输出电平为vdc/2，定义输出状态为“1_3”。 第一桥臂中，当第三开关管ta13和第六开关管ta16开通，第二开关管ta12、第四开关管ta14和第五开关管ta15关断，第一开关管ta11开通或者关断时，第二桥臂中，当第九开关管ta23、第十开关管ta24和第十一开关管ta25开通，第七开关管ta21、第八开关管ta22和第十二开关管ta26关断时，a相h桥输出电平为vdc/2，定义输出状态为“1_4”。 (3)输出电压van为0 第一桥臂中，当第二开关管ta12和第五开关管ta15开通，第一开关管ta11、第三开关管ta13和第六开关管ta16关断，第四开关管ta14开通或者关断时，第二桥臂中，当第八开关管ta22和第十一开关管ta25开通，第七开关管ta21、第九开关管ta23和第十二开关管ta26关断，第十开关管ta24开通或者关断时，a相h桥输出电平为0，定义输出状态为“0_1”。 第一桥臂中，当第三开关管ta13和第六开关管ta16开通，第二开关管ta12、第四开关管ta14和第五开关管ta15关断，第一开关管ta11开通或者关断时；第二桥臂中，当第九开关管ta23和第十二开关管ta26开通，第八开关管ta22、第十开关管ta24和第十一开关管ta25关断，第七开关管ta21开通或者关断时；a相h桥输出电平为0，定义输出状态为“0_2”。 第一桥臂中，当第二开关管ta12和第五开关管ta15开通，第一开关管ta11、第三开关管ta13和第六开关管ta16关断，第四开关管ta14开通或者关断时；第二桥臂中，当第九开关管ta23和第十二开关管ta26开通，第八开关管ta22、第十开关管ta24和第十一开关管ta25关断，第七开关管ta21开通或者关断时；a相h桥输出电平为0，定义输出状态为“0_3”。 第一桥臂中，当第三开关管ta13和第六开关管ta16开通，第二开关管ta12、第四开关管ta14和第五开关管ta15关断，第一开关管ta11开通或者关断时；第二桥臂中，当第九开关管ta23和第十二开关管ta26开通，第八开关管ta22、第十开关管ta24和第十一开关管ta25关断，第七开关管ta21开通或者关断时；a相h桥输出电平为0，定义输出状态为“0_4”。 第一桥臂中，当第一开关管ta11、第二开关管ta12和第六开关管ta16开通，第三开关管ta13、第四开关管ta14和第五开关管ta15关断时；第二桥臂中，当第七开关管ta21、第八开关管ta22和第十二开关管ta26开通，第九开关管ta23、第十开关管ta24和第十一开关管ta25关断时，a相h桥输出电平为0，定义输出状态为“0_5”。 第一桥臂中，当第三开关管ta13、第四开关管ta14和第五开关管ta15开通，第一开关管ta11、第二开关管ta12和第六开关管ta16关断时；第二桥臂中，当第九开关管ta23、第十开关管ta24和第十一开关管ta25开通，第七开关管ta21、第八开关管ta22和第十二开关管ta26关断时，a相h桥输出电平为0，定义输出状态为“0_6”。 (4)输出电压van为-vdc/2 第一桥臂中，当第三开关管ta13、第四开关管ta14和第五开关管ta15开通，第一开关管ta11、第二开关管ta12和第六开关管ta16关断时；第二桥臂中，当第九开关管ta23和第十二开关管ta26开通，第八开关管ta22、第十开关管ta24和第十一开关管ta25关断，第七开关管ta21开通或者关断时，a相h桥输出电平为-vdc/2，定义输出状态为“-1_1”。 第一桥臂中，当第三开关管ta13、第四开关管ta14和第五开关管ta15开通，第一开关管ta11、第二开关管ta12和第六开关管ta16关断时；第二桥臂中，当第九开关管ta23和第十二开关管ta26开通，第八开关管ta22、第十开关管ta24和第十一开关管ta25关断，第七开关管ta21开通或者关断时，a相h桥输出电平为-vdc/2，定义输出状态为“-1_2”。 第一桥臂中，当第三开关管ta13和第六开关管ta16开通，第二开关管ta12、第四开关管ta14和第五开关管ta15关断，第一开关管ta11开通或者关断时；第二桥臂中，当第七开关管ta21、第八开关管ta22和第十二开关管ta26开通，第九开关管ta23、第十开关管ta24和第十一开关管ta25关断时，a相h桥输出电平为-vdc/2，定义输出状态为“-1_3”。 第一桥臂中，当第二开关管ta12和第五开关管ta15开通，第一开关管ta11、第三开关管ta13和第六开关管ta16关断，第四开关管ta14开通或者关断时；第二桥臂中，当第七开关管ta21、第八开关管ta22和第十二开关管ta26开通，第九开关管ta23、第十开关管ta24和第十一开关管ta25关断时，a相h桥输出电平为-vdc/2，定义输出状态为“-1_4”。 (5)输出电压van为-vdc 第一桥臂中，当第三开关管ta13、第四开关管ta14和第五开关管ta15开通，第一开关管ta11、第二开关管ta12和第六开关管ta16关断时；第二桥臂中，当第七开关管ta21、第八开关管ta22和第十二开关管ta26开通，第九开关管ta23、第十开关管ta24和第十一开关管ta25关断时，a相h桥输出电平为-vdc，定义输出状态为“-2”。 2.分析各个切换方式下各个开关器件的开关损耗 五电平有源中点h桥逆变器的单相h桥存在四种电平切换情形，即 (1)当电平在vdc与vdc/2之间切换时，根据电平切换原则，存在 切换方式 切换方式 切换方式 切换方式 (2)当电平在vdc/2与0之间切换时，根据电平切换原则，与每一个vdc/2电平状态匹配的零电平状态只有三个，总共有12种切换方式： 与电平状态1_1匹配的零电平状态有0_1、0_4和0_5三个零电平。当1_1→0_1时，首先关断第六开关管ta16，然后关断第一开关管ta11，一个死区时间之后，开通第五开关管ta15，第一开关管ta11、第五二极管da15承受最大的开关损耗。当1_1→0_4时，首先关断第二开关管ta12，第一开关管ta11仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第三开关管ta13，第二开关管ta12、第三二极管da13产生最大的关断损耗。当1_1→0_5时，首先关断第十一开关管ta25，然后开通第七开关管ta21，最后开通第十二开关管ta26，第七开关管ta21、第十一二极管da25产生主要的开关损耗。 与电平状态1_2匹配的零电平状态有0_2、0_3和0_5三个零电平。当1_2→0_2时，首先关断第二开关管ta12，第一开关管ta11仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第三开关管ta13，第二开关管ta12、第三二极管da13产生最大的关断损耗。当1_2→0_3时，首先关断第六开关管ta16，然后关断第一开关管ta11，一个死区时间之后，开通第五开关管ta15，第一开关管ta11、第五二极管da15承受最大的开关损耗。当1_2→0_5时，首先关断第九开关管ta23，然后开通第八开关管ta22，第八开关管ta22、第九二极管da23产生主要的开关损耗。 与电平状态1_3匹配的零电平状态有0_1、0_3和0_6三个零电平。当1_3→0_1时，首先关断第九开关管ta23，第十开关管ta24仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第八开关管ta22，第九开关管ta23、第八二极管da22产生最大的关断损耗。当1_3→0_3时，首先关断第十一开关管ta25，然后关断第十开关管ta24，一个死区时间之后，开通第十二开关管ta26，第十开关管ta24、第十二二极管da26承受最大的开关损耗。当1_3→0_6时，首先关断第二开关管ta12，然后开通第三开关管ta13，第二开关管ta12、第三二极管da13产生主要的开关损耗。 与电平状态1_4匹配的零电平状态有0_2、0_4和0_6三个零电平。当1_4→0_2时，首先关断第十一开关管ta25，然后关断第十开关管ta24，一个死区时间之后，开通第十二开关管ta26，第十开关管ta24、第十二二极管da26承受最大的开关损耗。当1_4→0_4时，首先关断第九开关管ta23，第十开关管ta24仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第八开关管ta22，第九开关管ta23、第八二极管da22产生最大的关断损耗。当1_4→0_6时，首先关断第六开关管ta16，然后开通第四开关管ta14，最后开通第五开关管ta15，第四开关管ta14、第六二极管da16产生主要的开关损耗。 (3)当电平在-vdc/2与0之间切换时，根据多电平逆变器切换原则，与每一个-vdc/2电平状态匹配的零电平状态只有三个，总共有12种切换方式： 与电平状态-1_1匹配的零电平状态有0_2、0_3和0_6三个。当-1_1→0_2时，首先关断第五开关管ta15，然后关断第四开关管ta14，一个死区时间之后，开通第六开关管ta16，第四开关管ta14、第六二极管da16承受最大的开关损耗。当-1_1→0_3时，首先关断第三开关管ta13，第四开关管ta14仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第二开关管ta12，第三开关管ta13、第二二极管da12产生最大的关断损耗。当-1_1→0_6时，首先关断第十二开关管ta26，然后开通第十开关管ta24，最后开通第十一开关管ta25，第十开关管ta24、第十二二极管da26产生主要的开关损耗。 与电平状态-1_2匹配的零电平状态有0_1、0_4和0_6三个。当-1_2→0_1时，首先关断第三开关管ta13，第四开关管ta14仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第二开关管ta12，第三开关管ta13、第二二极管da12产生最大的关断损耗。当-1_2→0_4时，首先关断第五开关管ta15，然后关断第四开关管ta14，一个死区时间之后，开通第六开关管ta16，第五开关管ta15、第六二极管da16承受最大的开关损耗。当1_2→0_6时，首先关断第八开关管ta22，然后开通第九开关管ta23，第九开关管ta23、第八二极管da22产生主要的开关损耗。 与电平状态-1_3匹配的零电平状态有0_2、0_4和0_5三个。当-1_3→0_2时，首先关断第八开关管ta22，第七开关管ta21仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第九开关管ta23，第八开关管ta22、第九二极管da23产生最大的关断损耗。当-1_3→0_4时，首先关断第十二开关管ta26，然后关断第七开关管ta21，一个死区时间之后，开通第十一开关管ta25，第七开关管ta21、第十一二极管da25承受最大的开关损耗。当-1_3→0_5时，首先关断第三开关管ta13，然后开通第二开关管ta12，第三开关管ta13、第二二极管da12产生主要的开关损耗。 与电平状态-1_4匹配的零电平状态有0_1、0_3和0_5三个。当-1_4→0_1时，首先关断第十二开关管ta26，然后关断第七开关管ta21，一个死区时间之后，开通第十一开关管ta25，第七开关管ta21、第十一二极管da25承受最大的开关损耗。当-1_4→0_3时，首先关断第八开关管ta22，第七开关管ta21仍然处于开通状态，经过一个死区时间之后，开通第九开关管ta23，第八开关管ta22、第九二极管da23产生最大的关断损耗。当-1_4→0_5时，首先关断第五开关管ta15，然后开通第一开关管ta11，最后开通第六开关管ta16，第一开关管ta11、第五二极管da15产生主要的开关损耗。 (4)当电平在-vdc与-vdc/2相互切换时，根据电平切换原则，存在 切换方式 切换方式 切换方式 切换方式 每一种符合电平切换原则的的电平切换时产生损耗的开关管和二极管如表4所示。其中，“√”表示该器件产生开关损耗。 表4五电平有源中点箝位h桥逆变器电平切换时的损耗分布 3.确定四种电平切换方式 电平切换过程中只有一个开关管和一个二极管产生开关损耗，为了提高逆变器的安全工作区和输出容量，需将最大损耗的开关管的损耗值降至最低。以开关管损耗为主要损耗来源，依据电平切换原则，按照第一开关管ta11或第七开关管ta21、第二开关管ta12或第八开关管ta22、第三开关管ta13或第九开关管ta23、第四开关管ta14或第十开关管ta24依次产生最大损耗的顺序筛选出四种电平切换组合，这四种电平切换方式分别为： 电平切换方式1： 电平切换方式2： 电平切换方式3： 电平切换方式4： 应用电平切换方式1时第一开关管ta11和第七开关管ta21产生最大的损耗，应用电平切换方式2时第二开关管ta12和第八开关管ta22产生最大的损耗，应用电平切换方式3时第三开关管ta13和第九开关管ta23产生最大的损耗，应用电平切换方式4时第四开关管开关器件ta14和第十开关管ta24产生最大的损耗。 4.合理选择四种电平切换方式的运行比例 设电平切换方式1～4的桥臂开关管的损耗分别为ptli_typ00、ptli_type2、ptli_type3和ptli_type4。当上述四种电平切换方式以调制电压周期按1:1:1:1的比例交替使用时，a相第一桥臂中每个开关器件第一开关管ta11、第二开关管ta12、第三开关管ta13、第四开关管ta14的平均损耗可以表示为： pave_tli(i＝1,2,3or4)＝(ptli_type1+ptli_type2+ptli_type3+ptli_type4)/4 所选取的四种切换方式可以单独调节每个开关管的最大损耗，通过调节四种切换方式的作用时间，可以进一步平衡各个开关管的损耗，各个开关管损耗平均值最小值为： pmin_ave＝(pave_t11+pave_t12+pave_t13+pave_t14)/4 在五电平有源中点箝位h桥逆变器拓扑中，a相h桥中，第一开关管ta11与第四开关管ta14在结构上具有对称性，电平切换方式1与切换方式4作用时的开关管损耗分布也具有对称性，因此这两种切换方式在整个逆变器工作周期内实施相同的时间。同理，第二开关管ta12与第三开关管ta13在结构上具有对称性，电平切换方式2与切换方式3作用时的开关管损耗分布也具有对称性，因此这两种切换方式在整个逆变器工作周期内实施相同的时间。 引入一个损耗分布调节系数k，0<k<1，令电平切换方式1和4与电平切换方式2和电平切换方式3的使用频率之比为k/(1-k)，此时单个开关管的平均损耗为： pave_tli＝[k(pt11_type1+pt11_type4)+(1-k)(pt11_type2+pt11_type3)]/2 其最小值为pave_tli_min，求得k最优值： k＝(2pave_tli_min-pt11_type2-pt11_type3)/(pt11_type1+pt11_type4-pt11_type2-pt11_type3) 四种电平切换方式作用时间按照k：(1-k)：(1-k)：k的方式可以实现逆变器单相桥臂器件的损耗的平衡分布。 以上对a相桥臂的损耗平衡控制方法进行了说明，对于b相、c相桥臂的损耗均衡控制，采用相同的输出电平状态定义、四种相同电平切换方式、相同损耗分布系数k，可以达到与a相桥臂相同的损耗均衡目的。 下面结合实施例说明本发明的实施效果。 本发明实施例搭建了五电平有源中点箝位h桥逆变器的仿真模型，所选用的有源开关器件为4500v、4000a的igct，型号为5shy35l4510，二极管型号为5sdf10h4520，母线电压vdc＝3000v，输出电流有效值irms＝2ka，输出频率50hz，载波频率1.2khz，输出容量12mva。 图7、图8、图9和图10分别表示五电平有源中点箝位h桥逆变器在电平切换方式1、切换方式2、切换方式3和切换方式4时，单相h桥的单个桥臂损耗分布图。图11表示当调制比m＝0.95，功率因数为 本发明提出的损耗平衡控制策略适用于五电平载波层叠调制、载波移相调制和空间矢量脉宽调制等所有五电平逆变器调制方法。 |
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