用于三电平脉冲调制控制的解码方法、控制方法以及装置与流程

1.本发明涉及三电平拓扑结构电路控制技术领域，尤其涉及一种用于三电平脉冲调制控制的解码方法、控制方法以及装置。


背景技术：

2.三电平电路拓扑可以通过上、下管的开通输出高、低电平，通过中间二极管的钳位作用输出零电平，即总共输出三个电平状态，因此被成为三电平逆变电路。相比于传统二电平逆变电路只能输出高、低两个电平，虽然三电平电路在拓扑结构上相对更为复杂，但是三电平拓扑在性能上有很多优势，例如耐压高、输出电流纹波小等，因而目前三电平拓扑已逐渐取代两电平作为新能源发电的主要拓扑结构。三电平拓扑具体有多种结构类型，如二极管箝位型、飞跃电容型和独立直流电源级联等拓扑结构，其中二极管箝位型拓扑结构运用最广泛，能有效地提高调速系统的耐压、降低输出电压谐波和开关损耗，尤其适用于电力系统的大功率应用。
3.典型的二极管箝位型三电平拓扑结构如图1所示，整个逆变电路每个桥臂由4个igbt和6个二极管(2个箝位二极管和4个反向恢复二极管)构成，则从两电平拓扑升级为npc、t型等三电平拓扑时，每相桥臂上的igbt管由两个变成四个，相应的需要给出四路驱动脉冲信号以实现三个电平的脉冲输出。三电平拓扑结构在运行过程中，始终保证每相桥臂的1、3管互锁，2、4管互锁，每相输出有三种电平。例如，在a相同时导通s1、s2，关断s3、s4，在逆变电路输出端可以获得一个正电平；同时导通s2、s3，关断s1、s4输出电压为零；同时导通s3、s4，关断s1、s2，可在输出端得到一个负电平。此时s1、s2、s3、s4开关状态与a相输出电压的关系如表1所示：
4.表1三电平拓扑开关状态与输出电压关系
[0005][0006]
现有技术中对于三电平拓扑结构中每相桥臂进行控制时，通常即是通过直接产生四个驱动信号，按照上述表1分别对应控制s1、s2、s3、s4的开关状态。但是该类控制方式需要同时产生四个驱动信号，相比于两电平控制平台仅需使用两路脉冲信号，这会增加所控制所需的硬件资源，使得成本增加。尤其是对于从传统两电平拓扑升级到npc三电平拓扑的平台，由于两电平控制平台是使用两路脉冲信号，因而无法满足上述三电平拓扑的控制需求，因而需要重新规划控制平台，而若原两电平控制平台本身成熟可靠且应用量巨大，重新规划控制平台会造成大量的资源浪费、大大增加实现成本。
[0007]
有从业者提出采用两个带使能信号的驱动信号分别控制每相桥臂中两个开关，如s1、s2，在模块驱动板设置只有驱动使能信号为有效电平时，才对开关状态进行解码，脉冲
封锁时使能信号置非有效位；脉冲调制时，可以分别给s1、s2如表1的三个状态，即可实现三个电平的输出。该类方式虽然仅需使用两路驱动信号，但是由于结合使能信号来进行开关状态的编解码，需要驱动板对开关状态重新进行解码，不仅实现复杂且成本较高。


技术实现要素：

[0008]
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本低且可靠性性高的用于三电平脉冲调制控制的解码方法、控制方法以及装置，能够正确解码出三电平的控制信号，同时能够使得进行有效的脉冲封锁，方便从两电平拓扑升级为三电平拓扑。
[0009]
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
[0010]
一种用于三电平脉冲调制控制的解码方法，包括：
[0011]
接收用于对三电平拓扑电路中指定相桥臂上两个目标开关进行控制的脉冲调制信号，得到控制两个所述目标开关的开关状态，两个所述目标开关之间不为互锁；
[0012]
根据接收到的所述脉冲调制信号进行解码，得到桥臂上所有开关的开关状态，其中若两个所述目标开关的开关状态组合为预设组合模式则解码为脉冲封锁状态，所述预设组合模式为若按照互锁关系解码所得到的桥臂上所有开关的开关状态组合不属于预设对应于输出三种电平的开关状态组合。
[0013]
进一步的，两个所述目标开关的开关状态组合中，其中三种对应为输出三种输出电平、其余一种对应为所述预设组合模式。
[0014]
进一步的，所述三电平拓扑电路中相桥臂上至少包含依次连接的第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3以及第四开关s4，其中所述第一开关s1与所述第三开关s3为互锁、所述第二开关s2与所述第四开关s4为互锁。
[0015]
进一步的，两个所述目标开关分别为所述第二开关s2、第三开关s3，所述根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，若根据所述脉冲调制信号得到所述第二开关s2、第三开关s3均对应为关断状态的预设组合模式时，则解码为需要进行脉冲封锁的脉冲封锁状态。
[0016]
进一步的，两个所述目标开关分别为所述第一开关s1、第四开关s4，所述根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，若根据所述脉冲调制信号得到所述第一开关s1、第四开关s4均对应为导通状态的预设组合模式时，则解码为需要进行脉冲封锁的脉冲封锁状态。
[0017]
进一步的，两个所述目标开关分别为所述第一开关s1、第二开关s2，所述根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，若根据所述脉冲调制信号得到所述第一开关s1对应为导通状态、第二开关s2为关断状态的预设组合模式时，则解码为需要进行脉冲封锁的脉冲封锁状态。
[0018]
进一步的，两个所述目标开关分别为所述第三开关s3、第四开关s4，所述根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，若根据所述脉冲调制信号得到所述第三开关s1对应为导通状态、第四开关s2为关断状态的预设组合模式时，则解码为需要进行脉冲封锁的脉冲封锁状态。
[0019]
进一步的，所述根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码
时，若两个所述目标开关的所述开关状态不为预设组合模式时，根据两个目标开关的开关状态以及开关之间的互锁关系，得到指定桥臂中其余两个开关的开关状态，以用于控制输出三种输出电平中的一种。
[0020]
进一步的，当解码得到桥臂中四个开关依次为关断、导通、导通、关断状态时对应输出电压为0，当解码得到桥臂中四个开关依次为导通、导通、关断、关断状态时对应输出电压为正，当解码得到桥臂中四个开关依次为关断、关断、导通、导通状态对应输出电压为负，所述四个开关为依次连接的第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3以及第四开关s4，其中所述第一开关s1与所述第三开关s3为互锁、所述第二开关s2与所述第四开关s4为互锁。
[0021]
一种三电平脉冲调制控制方法，包括：
[0022]
根据控制需求输出调制波，所述调制波用于对三电平拓扑电路中指定相桥臂上两个目标开关进行控制；
[0023]
接收所述调制波并进行脉冲调制，得到脉冲调制信号；
[0024]
按照上述解码方法，对所述脉冲调制信号进行解码；
[0025]
根据解码得到的各开关的开关状态对应控制指定相桥臂上各开关。
[0026]
一种用于三电平脉冲调制控制的解码模块，包括：
[0027]
接收单元，用于接收用于对三电平拓扑电路中指定相桥臂上两个目标开关进行控制的脉冲调制信号，得到控制两个所述目标开关的开关状态，两个所述目标开关之间不为互锁；
[0028]
开关状态解码单元，用于根据接收到的所述脉冲调制信号进行解码，得到桥臂上所有开关的开关状态，其中若两个所述目标开关的开关状态组合为预设组合模式则解码为脉冲封锁状态，所述预设组合模式为若按照互锁关系解码所得到的桥臂上所有开关的开关状态组合不属于预设对应于输出三种电平的开关状态组合。
[0029]
进一步的，两个所述目标开关的开关状态组合中，其中三种对应为输出三种输出电平、其余一种对应为所述预设组合模式。
[0030]
一种用于三电平脉冲调制控制的解码模块，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如上述方法。
[0031]
一种三电平脉冲调制控制装置，包括：
[0032]
调制波产生模块，用于根据控制需求输出调制波，所述调制波用于对三电平拓扑电路中指定相桥臂上两个目标开关进行控制；
[0033]
脉冲调制模块，用于接收所述调制波并进行脉冲调制，得到脉冲调制信号；
[0034]
开关状态解码模块，采用如上述的解码方法，对所述脉冲调制信号进行解码，得到各开关的开关状态；
[0035]
输出控制模块，用于根据解码得到的各开关的开关状态对应控制指定相桥臂上各开关。
[0036]
进一步的，所述调制波产生模块基于dsp平台实现，所述脉冲调制模块基于fpga平台实现。
[0037]
进一步的，所述解码模块设置于脉冲驱动板上。
[0038]
一种三电平脉冲功率单元，包括功率单元本体，还包括与所述功率单元本体连接
的控制单元，所述控制单元采用如上述控制装置，以用于对所述功率单元本体的每相桥臂中各开关进行开关控制。
[0039]
一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序执行时实现如上述的方法。
[0040]
与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0041]
1、本发明通过接收到不为互锁的两个目标开关的脉冲调制信号时，根据接收到的脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码，得到其余开关的开关状态，若两个目标开关的开关状态组合为预设组合模式时则解码为脉冲封锁状态以用于控制各开关封锁脉冲，可以实现三种电平以及脉冲封锁四种状态输出，还能够避免三种电平输出与脉冲封锁状态时解码冲突，确保解码的准确可靠性。
[0042]
2、本发明通过使用两个驱动信号来实现三电平拓扑结构的驱动，同时通过解码形成一个额外的使能信号来封锁脉冲，即能够确保正常三电平的解码，又能够在预设组合模式时给出脉冲封锁信号进行脉冲封锁，且无需进行大量的升级调整，仅需在原始两电平平台上进行简单的优化即可，可以大大降低实现成本。
[0043]
3、本发明进一步基于第二开关s2、第三开关s3作为目标开关发送驱动信号，同时在s2、s3的开关状态为00时解码为封锁脉冲状态，如果为其他信号则按照互锁关系进行解码，不仅能够实现四种状态的输出且不发生冲突，而且可以在传统两电平拓扑控制平台的基础上延续使用，对于两电平拓扑平台向三电平控制平台的升级，可以充分利用原两电平拓扑控制平台，仅需进行简单的升级改造配置，可以大大减少升级实现复杂程度以及所需成本。
[0044]
4、本发明进一步可以在各种目标开关组合下，确定出不会与三种输出电平产生冲突的预设组合模式，使得可以适用于各类不同的目标开关组合下实现四种状态的可靠输出，满足各类不同场合下的需求。
附图说明
[0045]
图1是典型的二极管箝位型三电平拓扑结构示意图。
[0046]
图2是本发明实施例1中用于三电平脉冲调制控制的解码方法的实现流程示意图。
[0047]
图3是本发明实施例6中三电平脉冲调制控制方法的实现流程示意图。
[0048]
图4是本发明实施例6中三电平脉冲调制控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0049]
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0050]
实施例1:
[0051]
如图2所示，本实施例用于三电平脉冲调制控制的解码方法的步骤包括：
[0052]
s01.接收用于对三电平拓扑电路中指定相桥臂上两个目标开关进行控制的脉冲调制信号，得到控制两个所述目标开关的开关状态，两个所述目标开关之间不为互锁；
[0053]
s02.根据接收到的所述脉冲调制信号进行解码，得到桥臂上所有开关的开关状态，其中若两个目标开关的开关状态组合为预设组合模式则解码为脉冲封锁状态，预设组
合模式为若按照互锁关系解码所得到的桥臂上所有开关的开关状态组合不属于预设对应于输出三种电平的开关状态组合。
[0054]
本实施例首先对比分析三电平拓扑控制策略和两电平拓扑控制策略：
[0055]
在两电平拓扑中，每相桥臂上有2个igbt，2个反向恢复二极管，且在运行过程中，始终保证每相桥臂的1、2管互锁，总共输出两种电平。例如，在a相同时导通s1，关断s2，在逆变电路输出端可以获得一个正电平；导通s2，关断s1，可在输出端得到一个负电平，此时s1、s2开关状态与a相输出电压的关系如表2所示：
[0056]
表2两电平拓扑开关状态与输出电压关系
[0057][0058]
本实施例中所采用的三电平拓扑结构如图1所示，每相桥臂包括第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3以及第四开关s4，各开关具体为igbt管，其中每相桥臂的第一开关s1与第三开关s3互锁，第二开关s2与第四开关s4互锁。可以理解的是，上述三电平拓扑结构除采用二极管箝位型意外，当然也可以根据实际需求采用其他类型结构，如飞跃电容型和独立直流电源级联型等。
[0059]
对比三电平拓扑控制策略和两电平拓扑控制策略可知，输出所有有效电平均只需要控制两个开关即可，即三电平拓扑控制中也可以基于两个开关来实现，通过延续两电平控制平台，根据互锁原则(s1、s3互锁，s2、s4互锁)，控制其中两个开关(如s1、s2管)便可以使每相输出三种电平。
[0060]
但是考虑到若直接采用与传统两电平拓扑控制方式相同的，直接对三电平拓扑控制s1、s2，又会存在如何发脉冲让三电平拓扑全部封停脉冲的问题：对于传统的驱动板，接收到两个关断信号后就会全部封锁脉冲，然而对于三电平拓扑结构，如果采用类似该两电平的脉冲控制策略控制s1、s2，向开关s1、s2给出00信号时，根据互锁原则得到s1、s2、s3、s4的开关状态组合即为0011，如表1所示，则系统会输出一个负电平，而无法给出传统的闭锁信号0000；而如果强行解码成0000封锁脉冲，则0011这个开关状态又无法实现，即开关状态0000与0011之间发生了冲突，因而只靠控制s1、s2无法对所有状态进行开关状态解码，脉冲封锁状态可能会与三电平状态发生冲突，若对于从两电平拓扑升级到npc三电平拓扑的平台，则需要驱动板对开关状态重新进行解码，即直接延续两电平的方式直接采用两个开关来控制并不能直接适用于三电平拓扑控制中。
[0061]
本实施例基于上述考虑，通过接收到不为互锁的两个目标开关的脉冲调制信号时，根据接收到的脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码，得到其余开关的开关状态，若两个目标开关的开关状态组合为预设组合模式时则解码为脉冲封锁状态以用于控制各开关封锁脉冲，即将该预设组合模式所对应的目标开关的开关状态组合直接解码为脉冲封锁状态，其余情况下直接按照开关间互锁关系进行解码，可以实现三种电平以及脉冲封锁四种状态输出，由于预设组合模式为若直接按照互锁关系解码所得到的桥臂上所有开关的开关状态组合不属于预设对应于输出三种电平的开关状态组合，因而还能够避免三种电
平输出与脉冲封锁状态时解码冲突，确保解码的准确可靠性。
[0062]
本实施例上述通过使用两个驱动信号来实现三电平拓扑结构的驱动，同时通过解码形成一个额外的使能信号来封锁脉冲，即能够确保正常三电平的解码，又能够在预设组合模式时给出脉冲封锁信号进行脉冲封锁，对于从两电平拓扑平台升级至三电平拓扑平台，无需进行大量的升级调整，仅需在原始两电平平台上进行简单的优化即可，可以大大降低实现成本。
[0063]
若目标开关的开关状态组合按照互锁关系解码后，对应为预设输出三种电平中一种所对应的开关状态组合，该类情形时直接解码为封锁脉冲状态会导致与三种电平输出发生冲突，因而不适合于直接解码为封锁脉冲状态。如以s1、s2作为目标开关，若s1、s2开关状态组合为00(0对应为关断状态、1对应为导通状态)，按照互锁关系解码后得到四个开关为0011状态，该开关状态组合对应为输出负电平，若直接将s1、s2的00状态解码为封锁脉冲状态，即会导致0011状态无法产生。本实施例在确定预设组合模式时，即是通过选取直接按照互锁关系解码所形成的开关状态组合不会对应于三种输出电平，以避免将目标开关的开关状态组合直接按照互锁关系解码后，会与预设对应于输出三种电平的开关状态组合冲突，即在预设组合模式时直接按照互锁关系解码所得到的所有开关的开关状态组合不属于三种输出电平所对应的三种开关状态组合的任意一种，因而可以避免三种电平输出与封锁脉冲发生冲突。
[0064]
本实施例中，根据接收到的脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，若两个目标开关的开关状态不为预设组合模式时，根据两个目标开关的开关状态以及开关之间的互锁关系，得到指定桥臂中其余两个开关的开关状态，以用于控制输出三种输出电平中的一种。即如果两个目标开关的开关状态不是预设组合模式，则基于目标开关的开关状态直接按照互锁关系(互锁的开关所对应的开关状态相反)解码出其余开关的开关状态，如果是预设组合模式，则直接解码为封锁脉冲状态。
[0065]
本实施例中具体当解码得到桥臂中四个开关依次为关断、导通、导通、关断(0110)状态时对应输出电压为0，当解码得到桥臂中四个开关依次为导通、导通、关断、关断(1100)状态时对应输出电压为正，当解码得到桥臂中四个开关依次为关断、关断、导通、导通(0011)状态对应输出电压为负，四个开关为依次连接的第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3以及第四开关s4，其中第一开关s1与所述第三开关s3为互锁、所述第二开关s2与所述第四开关s4为互锁。即与传统三电平拓扑开关状态与输出关系对应相同的(如表1所示)，本实施例采用由四个开关0110状态对应输出电压0，由1100状态对应输出电压为正，由0011状态对应输出电压为负，使得可以无需重新进行解码设计，仅需简单的改进设计即可实现使用两个驱动信号控制四种状态输出同时不发生冲突，可以进一步减少实现成本以及复杂程度。
[0066]
如上述，三种输出电平特定对应四个开关(s1～s4)的三种开关状态组合：0110、1100以及0011，如果依据调制波按照互锁关系解码得到的是该三种开关状态组合，则可以直接按照互锁关系进行解码，以使得对应输出三种输出电平种的一种，而如果依据调制波按照互锁关系解码得到的是导通、关断、关断、导通状态(1001)组合，则可以直接解码为封锁脉冲，以使得能够输出封锁脉冲状态，且还不会与三种输出电平发生冲突。通过上述方式，在确定出两个目标开关组合后，只需要确定出在当前目标开关组合下，如果按照互锁关
系脉冲调制信号将解码得到第一开关s1～第四开关s4所对应的开关状态组合为1001，则对应的目标开关的开关状态组合即为需要封锁脉冲的预设组合模式，从而使得可以适用于各类不同的目标开关(发送驱动信号)组合，满足各类不同场合下的需求。
[0067]
本实施例还提供用于三电平脉冲调制控制的解码模块，包括：
[0068]
接收单元，用于接收用于对三电平拓扑电路中指定相桥臂上两个目标开关进行控制的脉冲调制信号，得到控制两个所述目标开关的开关状态，两个所述目标开关之间不为互锁；
[0069]
开关状态解码单元，用于根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码，得到所述指定相桥臂上其余开关的开关状态，其中若两个所述目标开关的所述开关状态为预设组合模式时则解码为脉冲封锁状态以用于控制各开关封锁脉冲。
[0070]
本实施例中，两个目标开关的开关状态组合中，其中三种对应为输出三种输出电平、其余一种对应为预设组合模式。
[0071]
本实施例中，开关状态解码单元中根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，若两个所述目标开关的所述开关状态不为预设组合模式时，根据两个目标开关的开关状态以及开关之间的互锁关系，得到指定桥臂中其余两个开关的开关状态，以用于控制输出三种输出电平中的一种。
[0072]
本实施例中，开关状态解码单元中根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，具体当解码得到桥臂中四个开关依次为关断、导通、导通、关断(0110)状态时对应输出电压为0，当解码得到桥臂中四个开关依次为导通、导通、关断、关断(1100)状态时对应输出电压为正，当解码得到桥臂中四个开关依次为关断、关断、导通、导通(0011)状态对应输出电压为负。
[0073]
本实施例与上述用于三电平脉冲调制控制的解码方法为一一对应，在此不再一一赘述。
[0074]
本实施例还提供存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序执行时实现如的方法。
[0075]
在另一实施例中，本发明用于三电平脉冲调制控制的解码模块还可以为：包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如上述方法。
[0076]
实施例2：
[0077]
本实施例中所采用的三电平拓扑电路如图1所示，三电平拓扑电路中相桥臂上至少包含依次连接的第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3以及第四开关s4，其中所述第一开关s1与所述第三开关s3为互锁、所述第二开关s2与所述第四开关s4为互锁，两个所述目标开关分别为所述第二开关s2、第三开关s3。
[0078]
本实施例用于三电平脉冲调制控制的解码方法，包括：
[0079]
s01.接收用于对三电平拓扑电路中指定相桥臂上两个目标开关进行控制的脉冲调制信号，得到控制两个所述目标开关的开关状态，两个所述目标开关之间不为互锁；
[0080]
s02.根据接收到的所述脉冲调制信号进行解码，得到桥臂上所有开关的开关状态，其中若两个所述目标开关的开关状态组合为预设组合模式则解码为脉冲封锁状态，所述预设组合模式为若按照互锁关系解码所得到的桥臂上所有开关的开关状态组合不属于
预设对应于输出三种电平的开关状态组合。
[0081]
上述两个目标开关的开关状态组合中，其中三种对应为输出三种输出电平、其余一种对应为所述预设组合模式。
[0082]
本实施例具体由第二开关s2与第三开关s3作为目标开关，即通过发送对第二开关s2与第三开关s3的两路驱动信号来实现三电平拓扑电路的开关控制。步骤s02中根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，具体若根据所述脉冲调制信号得到所述第二开关s2、第三开关s3均对应为关断状态(00)的预设组合模式时，则解码为需要进行脉冲封锁的脉冲封锁状态。
[0083]
本实施例中，根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，若两个所述目标开关的所述开关状态不为预设组合模式时，则根据两个目标开关的开关状态以及开关之间的互锁关系，得到指定桥臂中其余两个开关的开关状态，以用于控制输出三种输出电平中的一种。
[0084]
本实施例三电平拓扑开关状态与输出电压关系具体如下表3所示，当收到s2、s3的开关状态组合为导通、导通(11)，解码得到桥臂中四个开关(s1～s4)依次为关断、导通、导通、关断(0110)状态组合，且对应输出电压为0；当收到s2、s3的开关状态组合为导通、关断(10)，解码得到桥臂中四个开关(s1～s4)依次为导通、导通、关断、关断(1100)状态组合，且时对应输出电压为正(vbus/2)；当收到s2、s3的开关状态组合为关断、导通(01)时，解码得到桥臂中四个开关(s1～s4)依次为关断、关断、导通、导通(0011)状态组合，且对应输出电压为负(-vbus/2)，当收到s2、s3的开关状态组合为关断、关断(00)，解码得到桥臂中四个开关(s1～s4)均为脉冲封锁状态(0000)。
[0085]
表3本实施例三电平拓扑开关状态与输出电压关系
[0086][0087]
如上表所示，本实施例通过将第二开关s2、第三开关s3作为目标开关发送两路驱动信号，解码时如果依据调制信号s2、s3的开关状态为00，则直接解码为封锁脉冲状态，即进行脉冲封锁，使得各开关均为关断状态；如果为其他信号，则根据s1、s3互锁，s2、s4互锁，给出每相桥臂其余两个开关状态，对功率单元的电力电气器件进行开关控制，从而使逆变器输出预期的电压。s2、s3共计四个组合，每个组合都能解码出一种有效状态：高电平、低电平、零电平、脉冲封锁，最终能够保证功率单位能输出三个有效电平，并能够进行有效的脉冲封锁。
[0088]
本实施例采用以上的解码原则，p与0电位、0与n电位之间的切换，(s2，s3)分别在(1，0)、(1，1)之间和(1，1)与(0，1)之间切换，每次都只有一个开关管切换，因此不存在由电路竞争冒险导致的异常开关状态。即便按照互锁关系，当收到s2、s3的信号为00时，直接按互锁关系所得到的s1～s4开关状态组合为1001，不属于三种输出电平所对应的开关组合状态，因而不会存在封锁脉冲与三种输出电平冲突的情况，可以确保解码的准确可靠性。
[0089]
本实施例上述解码方式，基于第二开关s2、第三开关s3作为目标开关发送驱动信号，同时在s2、s3的开关状态为00时解码为封锁脉冲状态，如果为其他信号则按照互锁关系进行解码，可以在传统两电平拓扑控制平台的基础上延续使用，从而对于两电平拓扑平台向三电平控制平台的升级，可以充分利用原两电平拓扑控制平台，仅需进行简单的升级改造配置，可以大大减少升级实现复杂程度以及所需成本。
[0090]
实施例3：
[0091]
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于本实施例两个目标开关分别为第一开关s1、第四开关s4，根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，若根据所述脉冲调制信号得到所述第一开关s1、第四开关s4均对应为导通状态的预设组合模式时，则解码为需要进行脉冲封锁的脉冲封锁状态，预设组合模式为若按照互锁关系解码所得到的桥臂上所有开关的开关状态组合不属于预设对应于输出三种电平的开关状态组合。
[0092]
本实施例具体当收到调制信号s1、s4对应的开关状态为导通、导通(11)时，控制解码为脉冲封锁状态，在其余状态(01、10、00)时则按照互锁关系进行解码，得到的各开关的开关状态与输出电压关系如下表4所示。
[0093]
表4本实施例三电平拓扑开关状态与输出电压关系
[0094][0095]
如表4所示，解码时如果依据调制信号s1、s4的开关状态为11，则直接解码为封锁脉冲状态，即进行脉冲封锁，使得各开关均为关断状态；如果为其他信号，则根据s1、s3互锁，s2、s4互锁，给出每相桥臂其余两个开关状态，对功率单元的电力电气器件进行开关控制，从而使逆变器输出预期的电压。s1、s4共计四个组合，每个组合都能解码出一种有效状态：高电平、低电平、零电平、脉冲封锁，最终能够保证功率单位能输出三个有效电平，并能够进行有效的脉冲封锁。即便按照互锁关系，当收到s1、s4的信号为00时，直接按互锁关系所得到的s1～s4开关状态组合为1001，不属于三种输出电平所对应的开关组合状态，因而不会存在封锁脉冲与三种输出电平冲突的情况，可以确保解码的准确可靠性。
[0096]
本实施例上述解码方式，基于第一开关s1、第四开关s4作为目标开关发送驱动信号，同时在s1、s4的开关状态为11时解码为封锁脉冲状态，如果为其他信号则按照互锁关系进行解码，也可以在传统两电平拓扑控制平台的基础上延续使用，虽然本实施例相比于实施例2而言改造量要较大一些(不是在00状态下封锁)，但是可以适用于如方便或者需要将s1、s4开关作为目标开关发送驱动信号的场合，使得基于第一开关s1、第四开关s4两个开关的控制，也可以达到四种状态的输出而不发生冲突。
[0097]
实施例4：
[0098]
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于本实施例两个目标开关分别为第一开关s1、第二开关s2，根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，若根据所述脉冲调制信号得到所述第一开关s1、第二开关s2对应为导通、关断(10)状态的
预设组合模式时，则解码为需要进行脉冲封锁的脉冲封锁状态，预设组合模式为若按照互锁关系解码所得到的桥臂上所有开关的开关状态组合不属于预设对应于输出三种电平的开关状态组合。
[0099]
本实施例具体当收到调制信号中s1、s2对应的开关状态为导通、导通(10)时，控制解码为脉冲封锁状态，在其余状态(11、01、00)时则按照互锁关系进行解码，得到的各开关的开关状态与输出电压关系如下表5所示。
[0100]
表5本实施例三电平拓扑开关状态与输出电压关系
[0101][0102]
如表5所示，解码时如果依据调制信号s1、s2的开关状态为10，则直接解码为封锁脉冲状态，即进行脉冲封锁，使得各开关均为关断状态；如果为其他信号，则根据s1、s3互锁，s2、s4互锁，给出每相桥臂其余两个开关状态，对功率单元的电力电气器件进行开关控制，从而使逆变器输出预期的电压。s1、s2共计四个组合，每个组合都能解码出一种有效状态：高电平、低电平、零电平、脉冲封锁，最终能够保证功率单位能输出三个有效电平，并能够进行有效的脉冲封锁。即便按照互锁关系，当收到s1、s2的信号为10时，直接按互锁关系所得到的s1～s4开关状态组合为1001，不属于三种输出电平所对应的开关组合状态，因而不会存在封锁脉冲与三种输出电平冲突的情况，可以确保解码的准确可靠性。
[0103]
本实施例上述解码方式，基于第一开关s1、第二开关s2作为目标开关发送驱动信号，同时在s1、s2的开关状态为11时解码为封锁脉冲状态，如果为其他信号则按照互锁关系进行解码，也可以在传统两电平拓扑控制平台的基础上延续使用，虽然本实施例相比于实施例2而言改造量要较大一些(不是在00状态下封锁)，但是可以适用于如方便或者需要将s1、s2开关作为目标开关发送驱动信号的场合，使得基于第一开关s1、第二开关s2两个开关的控制，也可以达到四种状态的输出而不发生冲突。
[0104]
实施例5：
[0105]
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于本实施例两个目标开关分别为第三开关s3、第四开关s4，根据接收到的所述脉冲调制信号以及开关间的互锁关系进行解码时，若根据所述脉冲调制信号得到第三开关s3、第四开关s4对应为关断、导通(01)状态的预设组合模式时，则解码为需要进行脉冲封锁的脉冲封锁状态，预设组合模式为若按照互锁关系解码所得到的桥臂上所有开关的开关状态组合不属于预设对应于输出三种电平的开关状态组合。
[0106]
本实施例具体当收到调制信号中s3、s4对应的开关状态为导通、导通(01)时，控制解码为脉冲封锁状态，在其余状态(11、10、00)时则按照互锁关系进行解码，得到的各开关的开关状态与输出电压关系如下表6所示。
[0107]
表6本实施例三电平拓扑开关状态与输出电压关系
[0108][0109]
如表6所示，解码时如果依据调制信号s3、s4的开关状态为01，则直接解码为封锁脉冲状态，即进行脉冲封锁，使得各开关均为关断状态；如果为其他信号，则根据s1、s3互锁，s2、s4互锁，给出每相桥臂其余两个开关状态，对功率单元的电力电气器件进行开关控制，从而使逆变器输出预期的电压。s3、s4共计四个组合，每个组合都能解码出一种有效状态：高电平、低电平、零电平、脉冲封锁，最终能够保证功率单位能输出三个有效电平，并能够进行有效的脉冲封锁。即便按照互锁关系，当收到s3、s4的信号为01时，直接按互锁关系所得到的s1～s4开关状态组合为1001，不属于三种输出电平所对应的开关组合状态，因而不会存在封锁脉冲与三种输出电平冲突的情况，可以确保解码的准确可靠性。
[0110]
本实施例上述解码方式，基于第三开关s3、第四开关s4作为目标开关发送驱动信号，同时在s3、s4的开关状态为01时解码为封锁脉冲状态，如果为其他信号则按照互锁关系进行解码，也可以在传统两电平拓扑控制平台的基础上延续使用，虽然本实施例相比于实施例2而言改造量要较大一些(不是在00状态下封锁)，但是可以适用于如方便或者需要将s3、s4开关作为目标开关发送驱动信号的场合，使得基于第三开关s3、第二开关s4两个开关的控制，也可以达到四种状态的输出而不发生冲突。
[0111]
实施例6:
[0112]
如图3所示，本实施例三电平脉冲调制控制方法包括：
[0113]
根据控制需求输出调制波，所述调制波用于对三电平拓扑电路中指定相桥臂上两个目标开关进行控制；
[0114]
接收调制波并进行脉冲调制，得到脉冲调制信号；
[0115]
按照实施例1～实施例6中任意一种的解码方法，对所述脉冲调制信号进行解码；
[0116]
根据解码得到的各开关的开关状态对应控制指定相桥臂上各开关。
[0117]
本实施例三电平脉冲调制控制装置包括：
[0118]
调制波产生模块，用于根据控制需求输出调制波，所述调制波用于对三电平拓扑电路中指定相桥臂上两个目标开关进行控制；
[0119]
脉冲调制模块，用于接收调制波并进行脉冲调制，得到脉冲调制信号；
[0120]
开关状态解码模块，采用如实施例1～实施例6中任意一种的解码方法，对所述脉冲调制信号进行解码，得到各开关的开关状态；
[0121]
输出控制模块，用于根据解码得到的各开关的开关状态对应控制指定相桥臂上各开关
[0122]
如图4所示，本实施例中上述调制波产生模块具体基于dsp平台实现，脉冲调制模块基于fpga平台实现，解码模块设置于脉冲驱动板上。当对功率单元中三相桥臂进行控制时，由dsp平台产生三相调制波，经fpga进行脉冲调制得到脉冲调制信号，脉冲驱动板根据调制信号解码出各个开关的开关状态，输出给对应各相桥臂进行开关状态控制。
[0123]
以下以开关状态解码模块采用如实施例3中所述的解码方法实现解码为例，本发
明上述三电平脉冲调制控制装置实现脉冲调制控制的详细步骤为：
[0124]
步骤1)根据dsp计算的调制波，fpga调制出脉冲信息，从而得到所需开关状态；
[0125]
步骤2)fpga给出每相桥臂s2、s3的开关信息给驱动板；
[0126]
步骤3)驱动板根据规则，如果收到00，就进行脉冲封锁，如果其他信号，则根据s1、s3互锁，s2、s4互锁，给出每相桥臂其余两个开关状态，对功率单元的电力电气器件进行开关控制，从而使逆变器输出预期的电压。
[0127]
步骤4)s2、s3共计四个组合，每个组合都能解码出一种有效状态：高电平、低电平、零电平、脉冲封锁，按照解码出的开关状态控制各开关s1～s4，以控制输出一种状态。
[0128]
通过采用以上的步骤，如表3所示，p与0电位、0与n电位之间的切换，(s2，s3)分别在(1，0)、(1，1)之间和(1，1)与(0，1)之间切换，每次都只有一个开关管切换，因此不存在由电路竞争冒险导致的异常开关状态。
[0129]
本实施例还提供三电平脉冲功率单元，包括功率单元本体，还包括与所述功率单元本体连接的控制单元，所述控制单元采用如上述的控制装置，以用于对所述功率单元本体的每相桥臂中各开关进行开关控制。
[0130]
上述控制单元中具体由dsp根据控制需求输出调制波，fpga对调制波进行pwm脉冲调制，最后再根据npc三电平拓扑解码成开关状态，通过pwm脉冲对功率单元的电力电气器件进行开关控制，从而使逆变器输出预期的电压。
[0131]
三电平功率电路除采用npc拓扑以外，也可以采用其他如tnpc或者anpc拓扑等。
[0132]
本实施例还提供存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序执行时实现如的方法。
[0133]
上述只是本发明的较佳实施例，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。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明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，均应落在本发明技术方案保护的范围内。