专利名称：一种级联式多电平高压变频器的控制脉冲生成的方法
技术领域：
本发明属于高压变频器技术领域，特别是提供了一种级联式多电平高压变频器控制脉冲生成的方法，它是针对级联式多电平高压变频器功率单元进行设计的，能够对高压变频器中的功率单元进行触发控制，通过功率单元级联后，能输出一相多电平叠加正弦波脉冲调制(SPWM)电压波形。
背景技术：
级联式多电平高压变频器已经应用在工业生产中，根据电网电压等级的不同，高压变频器每相所级联功率单元的个数不同。高压变频器中的每一个功率单元要分别对功率器件进行触发控制，实际应用中，可以采用不同的脉冲控制生成方法。级联式多电平高压变频器较为复杂，找到一种简单、适用的脉冲生成方法显的很重要，本发明通过对脉冲移相的脉冲生成方法，可以对多种脉冲调制(PWM)控制信号进行移相，并且实现的方法简单，适用于级联式多电平高压变频器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种级联式多电平高压变频器的控制脉冲生成的方法。
本发明包括脉冲生成装置 脉冲移相器1 脉冲移相器2 脉冲移相器3 脉冲移相器4 脉冲移相器5 功率单元U1 功率单元U2 功率单元U3 功率单元U4 功率单元U5 功率单元U6 功率单元V1 功率单元V2 功率单元V3 功率单元V4 功率单元V5 功率单元V6 功率单元W1 功率单元W2 功率单元W3 功率单元W4 功率单元W5 功率单元W6脉冲生成装置生成三相脉冲，每一相脉冲移相的方法相同。以U相脉冲为例，U相脉冲直接和功率单元U1相连，U相脉冲经过移相1与功率单元U2相连，输入到功率单元U2的脉冲，还经过脉冲移相器2与功率单元U3相连，输入到功率单元U3的脉冲，还经过脉冲移相器3与功率单元U4相连，输入到功率单元U4的脉冲，还经过脉冲移相器4与功率单元U5相连，输入到功率单元U5的脉冲，还经过脉冲移相器5与功率单元U6相连。
根据3-10KV不同的电网电压和所用功率器件的耐压值，高压变频器每相所级联功率单元的个数3-8个的不同，而每个功率单元都需要控制信号进行触发控制。脉冲生成装置产生控制脉冲，此控制信号直接输入到一个功率单元中，对此功率单元进行触发控制，与此同时，此控制信号经过脉冲移相器的移相作用后，对另外功率单元进行触发控制，分别对移相后的控制脉冲进行移相，分别对功率单元进行触发控制，实现对多个功率单元的触发控制，各个功率单元的输出电平叠加后就得到一相多电平叠加的正弦波脉冲调制(SPWM)电压波形。脉冲移相器所移的具体角度为2π/NP，其中N为高压变频器所级联功率单元个数，P为脉冲的载波比。可以看出，移相主要和两个因素有关1、所移相控制脉冲的频率有关。2、每相所级联功率单元的个数。
从脉冲发生器发出的U相脉冲，直接输入对U相功率单元U1进行触发控制，U相脉冲经过移相1与功率单元U2相连，经过移相后的脉冲对功率单元U2进行触发控制，输入到功率单元U2的脉冲，还经过脉冲移相器2与功率单元U3相连，经过移相后的脉冲对功率单元U3进行触发控制；输入到功率单元U3的脉冲，还经过脉冲移相器3与功率单元U4相连，经过移相后的脉冲对功率单元U4进行触发控制，依此类推，分别对功率单元U5和U6进行触发控制，实现了U相脉冲对高压变频器的U相控制。
采用脉冲移相的方法，实现对级联式多电平高压变频器的控制，对所移相的PWM脉冲，可以有三种①两电平(+E、-E)PWM脉冲。②、三电平(+E、O、-E)PWM脉冲。③、“线电压”脉冲。
此种脉冲生成方法，易于实现，能完成对级联式高压变频器各个功率单元实现触发控制。本发明的优点在于(1)适用性强。适用于以多种方式生成的控制脉冲，经过移相处理后，就能实现对多个功率单元的触发控制。(2)使用较简单的方法，实现了对级联式高压变频器复杂系统的控制。(3)输出一相多电平叠加正弦波脉冲调制(SPWM)电压波形。
本发明介绍了级联6个功率单元的脉冲移相控制，根据输入电网电压等级的不同，此种方法适合于多于6个功率单元的情形。
图1为本发明的结构示意图。包括脉冲生成装置 脉冲移相器1 脉冲移相器2 脉冲移相器3 脉冲移相器4 脉冲移相器5 功率单元U1 功率单元U2功率单元U3 功率单元U4 功率单元U5 功率单元U6 功率单元V1 功率单元V2 功率单元V3 功率单元V4 功率单元V5 功率单元V6 功率单元W1 功率单元W2 功率单元W3 功率单元W4 功率单元W5 功率单元W具体实施方式
下面将结合附图对本专利作进一步的说明。
脉冲生成装置生成三相脉冲，三相脉冲移相的方法相同。以U相脉冲为例，U相脉冲直接和功率单元U1相连，U相脉冲经过移相1与功率单元U2相连，输入到功率单元U2的脉冲，还经过脉冲移相器2与功率单元U3相连，输入到功率单元U3的脉冲，还经过脉冲移相器3与功率单元U4相连，输入到功率单元U4的脉冲，还经过脉冲移相器4与功率单元U5相连，输入到功率单元U5的脉冲，还经过脉冲移相器5与功率单元U6相连。
请参见图1，本发明以6KV电网电压为例进行说明。级联式多电平高压变频器每一相由6个功率单元级联而成，脉冲生成装置可以利用不同的控制策略生成不同的三相控制脉冲，分别为U相脉冲、V相脉冲和W相脉冲。输出的三相脉冲移相处理的方法相同。为了便于说明，以高压变频器的U相为例，进行说明。
从脉冲发生器发出的U相脉冲，直接输入对U相功率单元U1进行触发控制，U相脉冲经过移相1与功率单元U2相连，经过移相后的脉冲对功率单元U2进行触发控制。输入到功率单元U2的脉冲，还经过脉冲移相器2与功率单元U3相连，经过移相后的脉冲对功率单元U3进行触发控制。输入到功率单元U3的脉冲，还经过脉冲移相器3与功率单元U4相连，经过移相后的脉冲对功率单元U4进行触发控制。输入到功率单元U4的脉冲，还经过脉冲移相器4与功率单元U5相连，经过移相后的脉冲对功率单元U5进行触发控制。输入到功率单元U5的脉冲，还经过脉冲移相器5与功率单元U6相连，经过移相后的脉冲对功率单元U6进行触发控制。级联式多电平高压变频器每相由6个功率单元级联而成，经过脉冲触发控制后，能输出一相多电平叠加正弦波脉冲调制(SPWM)电压波形。
脉冲移相器所移的具体角度为2π/NP，其中N为高压变频器所级联功率单元个数，P为脉冲的载波比。可以看出，移相主要和两个因素有关1、所移相控制脉冲的频率有关。2、每相所级联功率单元的个数。
本专利是采用脉冲移相的方法，实现对级联式多电平高压变频器的控制，对所移相的PWM脉冲，可以有三种1、两电平(+E、-E)PWM脉冲。2、三电平(+E、O、-E)PWM脉冲。3、“线电压”脉冲。
级联式多电平高压变频器每相由6个功率单元级联而成，经过脉冲触发控制后，能输出一相多电平叠加正弦波脉冲调制(SPWM)电压波形。
权利要求
1.一种新型级联式多电平高压变频器的控制脉冲生成的方法，其特征在于U相脉冲直接和功率单元U1相连，U相脉冲经过移相1与功率单元U2相连，输入到功率单元U2的脉冲，还经过脉冲移相器(2)与功率单元U3相连，输入到功率单元U3的脉冲，还经过脉冲移相器(3)与功率单元U4相连，输入到功率单元U4的脉冲，还经过脉冲移相器(4)与功率单元U5相连，输入到功率单元U5的脉冲，还经过脉冲移相器(5)与功率单元U6相连；根据3-10KV不同的电网电压和所用功率器件的耐压值，高压变频器每相所级联功率单元的个数3-8个的不同，而每个功率单元都需要控制信号进行触发控制；脉冲生成装置产生控制脉冲，此控制信号直接输入到一个功率单元中，对此功率单元进行触发控制，与此同时，此控制信号经过脉冲移相器的移相作用后，对另外功率单元进行触发控制，分别对移相后的控制脉冲进行移相，分别对功率单元进行触发控制，实现对六个功率单元的触发控制，各个功率单元的输出电平叠加后就得到一相多电平叠加的正弦波脉冲调制SPWM电压波形；脉冲移相器所移的具体角度为2π/NP，其中N为高压变频器所级联功率单元个数，P为脉冲的载波比。
2.根据权力要求1所述的方法，其特征在于从脉冲发生器发出的U相脉冲，直接输入对U相功率单元U1进行触发控制，U相脉冲经过移相1与功率单元U2相连，经过移相后的脉冲对功率单元U2进行触发控制，输入到功率单元U2的脉冲，还经过脉冲移相器(2)与功率单元U3相连，经过移相后的脉冲对功率单元U3进行触发控制；输入到功率单元U3的脉冲，还经过脉冲移相器(3)与功率单元U4相连，经过移相后的脉冲对功率单元U4进行触发控制，依此类推，分别对功率单元U5和U6进行触发控制，实现了U相脉冲对高压变频器的U相控制。
3.根据权力要求1所述的方法，其特征在于采用脉冲移相的方法，实现对级联式多电平高压变频器的控制，对所移相的PWM脉冲，有三种两电平(+E、-E)PWM脉冲；三电平(+E、0、-E)PWM脉冲；“线电压”脉冲。
全文摘要
本发明提供了一种级联式多电平高压变频器的控制脉冲生成的方法，属于高压变频器技术领域。从脉冲发生器发出的U相脉冲，直接输入对U相功率单元U1进行触发控制，U相脉冲经过移相1与功率单元U2相连，经过移相后的脉冲对功率单元U2进行触发控制，输入到功率单元U2的脉冲，还经过脉冲移相器2与功率单元U3相连，经过移相后的脉冲对功率单元U3进行触发控制。输入到功率单元U3的脉冲，还经过脉冲移相器3与功率单元U4相连，经过移相后的脉冲对功率单元U4进行触发控制，依此类推，分别对功率单元U5和U6进行触发控制，实现了U相脉冲对高压变频器的U相控制，适用性强。
文档编号H02M1/08GK1744420SQ20051010577
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月29日 优先权日2005年9月29日
发明者李崇坚, 胡培青, 赵如凡, 朱春毅, 安虹, 段巍, 钱鸣, 赵高庆, 张军, 李善强 申请人:北京金自天正智能控制股份有限公司, 冶金自动化研究设计院