CN110932580B - 一种anpc型三电平逆变器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种ANPC型三电平逆变器控制方法，应用于ANPC型三电平逆变器中，包括：基于切换信号，控制ANPC型三电平逆变器由第一模式进入第三模式，经过第一预设时长后，再由第三模式进入第二模式；基于切换信号，控制ANPC型三电平逆变器由第二模式进入第三模式，经过第一预设时长后，再由第三模式进入第一模式；第一模式为第一非零电平输出模式；第二模式为与第一非零电平匹配的双通道续流模式；第三模式为与第一非零电平匹配的单通道续流模式,解决了现有技术中单通道续流调制方案中晶元热分布不均的问题，以及双通道续流调制因二极管反向恢复电流大而造成开关管过热的问题。

Description

一种ANPC型三电平逆变器及其控制方法

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种ANPC型三电平逆变器及其控制方法。

背景技术

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。在高压大功率场合的光伏逆变器中通常使用有源中点钳位(Active Neutral-point-clamped，以下简称ANPC)型三电平逆变拓扑以及中点钳位(Neutral Point Clamped，以下简称NPC)三电平逆变拓扑。

其中，所述ANPC三电平逆变拓扑的电路结构如图1所示，参见图1，所述ANPC三电平逆变拓扑由6个可控半导体器件(以下简称开关管)T1～T6以及各自反并联二级管D1～D6组成。ANPC三电平逆变拓扑在实际应用中，换流二极管D5及换流二极管D6一般采用SIC二极管实现，其他二极管(本申请将其他二极管称为整流二极管)及可控半导体器件均采用SI实现。相较于NPC三电平逆变拓扑而言ANPC型三电平逆变器拓扑具有以下优势：

(1)控制方式灵活，适应各种工况；

(2)温升分布均匀，散热较易；

(3)换流的SIC二极管少，功率较大时成本较低；

(4)晶元占用面积较小，电路板布局较为方便。

基于上述优势，ANPC型三电平逆变器拓扑在光伏逆变器中的应用日趋广泛，目前ANPC型三电平逆变器拓扑正常工作的调制方法有多种，最常用的一种调制方式为：在正半周期，开关管T2常通，开关管T3常断，开关管T1和开关管T5高频互补切换，负半周期与正半周期对称，此种调制方式根据正半周期时开关管T6的状态分为两种(负半周期与正半周期对称)：单通道续流调制和双通道续流调制；

单通道续流调制：在正半周期，开关管T6管常断，0电平通过一个电流路径续流，其开关管T1～T6驱动波形及所述ANPC型三电平逆变拓扑的输出电压UO波形如图2所述，在ANPC型三电平逆变器工作在非零输出模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径如图3所示，在ANPC型三电平逆变器工作在零电平续流模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径如图4所示。

双通道续流调制：在正半周期，开关管T6管常通，0电平通过二个电流路径续流。所述ANPC型三电平逆变器中的开关管T1～T6驱动波形及其输出电压U_O波形如图5所示，在ANPC型三电平逆变器工作在非零输出模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径如图3所示，在ANPC型三电平逆变器工作在零电平续流模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径如图6所示。

申请人经研究发现，单通道续流调制模式时，ANPC型三电平逆变器中仅具有一条续流路径，造成进行续流的路径损耗较大，使得晶元热分布不均，双通道续流调制模式时，开关管T1/开关管T4与换流二极管SIC和整流二极管SI一起换流，整流二极管SI反向恢复电流大，导致开关管T1/开关管T4损耗较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种ANPC型三电平逆变器控制方法以及ANPC型三电平逆变器，以提供一种散热均匀、开关管损耗较小的ANPC型三电平逆变器。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种ANPC型三电平逆变器控制方法，应用于ANPC型三电平逆变器中，包括：

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第一模式向第二模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第一模式进入第三模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第二模式；

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第二模式向第一模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第二模式进入第三模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第一模式；

所述第一模式为第一非零电平输出模式；

所述第二模式为与第一非零电平匹配的双通道续流模式；

所述第三模式为与所述第一非零电平匹配的单通道续流模式。

可选的，上述ANPC型三电平逆变器控制方法中，还包括：

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第四模式向第五模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第四模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第五模式；

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第五模式向第四模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第五模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第四模式；

所述第四模式为第二非零电平输出模式；

所述第五模式为与第二非零电平匹配的双通道续流模式；

所述第六模式为与所述第二非零电平匹配的单通道续流模式。

可选的，上述ANPC型三电平逆变器控制方法中，还包括：其特征在于，在对所述ANPC型三电平逆变器进行模式切换之前，还包括：

获取预设时钟信号，对所述预设时钟信号进行解析，得到用于控制所述ANPC型三电平逆变器进行模式切换的切换信号。

一种ANPC型三电平逆变器，包括：三电平逆变电路和控制器，所述控制器用于：

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第一模式向第二模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第一模式进入第三模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第二模式；

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第二模式向第一模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第二模式进入第三模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第一模式；

所述第一模式为第一非零电平输出模式；

所述第二模式为与第一非零电平匹配的双通道续流模式；

所述第三模式为与所述第一非零电平匹配的单通道续流模式。

可选的，上述ANPC型三电平逆变器中，所述三电平逆变电路包括：

第一电容、第二电容、第一换流开关管、第二换流开关管、第一续流开关管、第二续流开关管、第三续流开关管、第四续流开关管、以及与各个开关管反向并联的二极管；

所述第一电容和所述第二电容串联在所述ANPC型三电平逆变器的第一输入端和第二输入端之间；

所述第一续流开关管和所述第二续流开关管串联在所述ANPC型三电平逆变器的第一输入端与所述ANPC型三电平逆变器的输出端之间；

所述第三续流开关管和所述第四续流开关管串联在所述ANPC型三电平逆变器的第二输入端与所述ANPC型三电平逆变器的输出端之间；

所述第一换流开关管的第一端与所述第一电容和所述第二电容的公共端相连，所述第一换流开关管的第二端与所述第一续流开关管和所述第二续流开关管的公共端相连；

所述第二换流开关管的第一端与所述第一电容和所述第二电容的公共端相连，所述第一换流开关管的第二端与所述第三续流开关管和所述第四续流开关管的公共端相连。

可选的，上述ANPC型三电平逆变器中，所述第一换流开关管和所述第二换流开关管反向并联的二极管为SIC二极管；

所述第一续流开关管、所述第二续流开关管、所述第三续流开关管、所述第四续流开关管反向并联的二极管为SI二极管。

可选的，上述ANPC型三电平逆变器中，所述控制器还用于：

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第四模式向第五模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第四模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第五模式；

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第五模式向第四模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第五模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第四模式；

所述第四模式为第二非零电平输出模式；

所述第五模式为与第二非零电平匹配的双通道续流模式；

所述第六模式为与所述第二非零电平匹配的单通道续流模式。

可选的，上述ANPC型三电平逆变器中，所述控制器还用于：

获取预设时钟信号，对所述预设时钟信号进行解析，得到用于控制所述ANPC型三电平逆变器进行模式切换的切换信号。

可选的，上述ANPC型三电平逆变器中，还包括：

时钟信号发生器，用于向所述控制器提供预设时钟控制信号。

可选的，上述ANPC型三电平逆变器中，所述第一预设时长等于第二预设时长。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案，ANPC型三电平逆变器在工作时，通过在采用双通道实现零电平续流，当所述ANPC型三电平逆变器在零电平输出模式与非零电平输出模式之间进行切换时，通过所述单通道续流模式进行中转，解决了现有技术中单通道续流调制方案中晶元热分布不均的问题，也解决了现有技术中双通道续流调制因二极管反向恢复电流大而造成开关管过热的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中ANPC型三电平逆变器的电路结构示意图；

图2为所述ANPC型三电平逆变器采用单通道续流调制时，ANPC型三电平逆变器输出以及各个开关管的导通状态的时序图；

图3为ANPC型三电平逆变器工作在非零输出模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径图；

图4为单通道续流调制下，ANPC型三电平逆变器工作在零电平续流模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径图；

图5为双通道续流调制下ANPC型三电平逆变器中的开关管T1～T6驱动波形及其输出电压U_O波形示意图；

图6为双通道续流调制下，ANPC型三电平逆变器工作在零电平续流模式时，ANPC型三电平逆变器内部的电流路径图；

图7为本申请实施例公开的一种ANPC型三电平逆变器控制方法的流程示意图；

图8为本申请实施例公开的ANPC型三电平逆变器中开关管的控制时序图；

图9为本申请实施例公开的一种ANPC型三电平逆变器的结构示意图。

具体实施方式

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。

针对现有的ANPC型三电平逆变器的两种续流调制方式所存在的优缺点，本方案提出一种调制方式，能同时结合两种续流调制方式的优点，避免两种续流调制方式的缺点，以充分发挥ANPC拓扑的优势，本申请提供的ANPC型三电平逆变器控制方法，该控制方法应用于ANPC型三电平逆变器中，具体的，参见图7，该方法可以包括：

步骤S101：获取切换信号，当所述切换信号为用于控制所述ANPC型三电平逆变器由第一模式向第二模式进行切换的第一切换信号时，执行步骤S102；当所述切换信号为用于控制所述ANPC型三电平逆变器由第二模式向第一模式进行切换的第二切换信号时，执行步骤S106；

所述切换信号为用于实现所述ANPC型三电平逆变器进行模式切换的切换信号，在本方法中，不同的时刻可以获取到不同的切换信号，将获取到的切换信号作为触发信号，实现ANPC型三电平逆变器的各个模式之间的切换；

步骤S102：控制所述ANPC型三电平逆变器由第一模式进入第三模式；

步骤S103：开始计时；

步骤S104：判断计时时长是否达到第一时长，当计时时长达到第一预设时长时执行步骤S105；

步骤S105：控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第二模式；

在本方案中，所述ANPC型三电平逆变器会输出两个非零电平，在本申请公开的技术方案中将其中一个非零电平记为第一非零电平，将另外一个非零电平记为第二非零电平，所述第一非零电平和第二非零电平的值正负相反；

在本步骤中，所述第一模式为第一非零电平输出模式；

所述第一非零电平可以指的是所述ANPC型三电平逆变器输出的大于0的正电平，也可以指的是ANPC型三电平逆变器输出的小于0的负电平。所述第一非零电平输出模式下，所述ANPC型三电平逆变器中各个开关管的导通状态可以依据用户需求自行配置，例如：如图3所示，在本申请实施例公开的技术方案中，所述第一非零电平输出模式可以为ANPC型三电平逆变器中的第一续流开关管T1和第二续流开关管T2导通、其他开关管关断的模式，其中，所述第一续流开关管T1为与所述ANPC型三电平逆变器的第一输入端相连的开关管，所述第二续流开关管T2为连接于所述第一开关管与所述ANPC型三电平逆变器的输出端之间的开关管；

所述第二模式为与第一非零电平匹配的双通道续流模式，此时，当所述ANPC型三电平逆变器工作于第二模式时，所述ANPC型三电平逆变器的输出电平为0；

在本方案中，所述第一非零电平所指代的具体电平的正负不同，所述第一非零电平所对应的具体的双通道续流模式不同，虽然，本申请实施例公开的第一非零电平和第二非零电平匹配的双通道续流模式下，所述ANPC型三电平逆变器的输出结果相同，但是，第一非零电平和第二非零电平所匹配的双通道续流模式的具体开关管的表现形式不同，具体的所述第一非零电平和第二非零电平所匹配的双通道续流模式下，所述ANPC型三电平逆变器中各个开关管的导通状态可以依据用户需求自行配置，例如：如图6所示，在本申请实施例公开的技术方案中，所述双通道续流模式可以为所述第二续流开关管T2、以及所述ANPC型三电平逆变器中的两个换流开关管导通，其他开关管关断；

所述第三模式为与所述第一非零电平匹配的单通道续流模式，当所述ANPC型三电平逆变器工作于第三模式时，所述ANPC型三电平逆变器的输出电平为0；

在本方案中，所述第一非零电平所指代的具体电平的正负不同，所述第一非零电平所对应的具体的单通道续流模式不同，即，第一非零电平和第二非零电平所匹配的双通道续流模式的具体开关管的表现形式不同，具体设置第一非零电平和第二非零电平所匹配的单通道续流模式下，所述ANPC型三电平逆变器中各个开关管的导通状态可以依据用户需求自行配置，例如：如图4所示，在本申请实施例公开的技术方案中，所述第三模式为所述第二续流开关管T2导通，其他开关管关断的模式。

在本步骤中，通过在所述第一模式和第二模式进行切换时，采用第三模式进行过度，通过所述第三模式提供一个死区时间，通过该死区时间保证完全过渡到第三模式，该死区时间的时长即为所述第一预设时长，预先将第一非零电平输出模式的非零电平输出切换成单通道续流模式的输出的零电平续流后，再控制ANPC型三电平逆变器进入双通道续流模式，防止了图1中所示的T1开关管和T5开关管直通，而导致的半母线短路；

步骤S106：控制所述ANPC型三电平逆变器由第二模式进入第三模式；

步骤S107：开始计时；

步骤S108：判断计时时长是否达到第一预设时长，如果是，执行步骤S109；

步骤S109：控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第一模式；

在本步骤中，通过在所述第一模式和第二模式进行切换时，采用第三模式进行过度，通过所述第三模式提供一个死区时间，该死区时间的时长即为所述第一预设时长，预先将双通道续流模式提供的零电平续流切换为单通道续流模式提供的零电平续流，然后再控制ANPC型三电平逆变器进入非零电平输出模式；

在本方案中，将双通道续流模式作为所述ANPC型三电平逆变器的零电平续流模式，在零电平续流期间，相较于单通道续流而言，续流路径上的开关元件的损耗小，且，在双通道续流期间内，ANPC型三电平逆变器的散热分布均匀，解决了现有技术中单通道续流调制方案中，ANPC型三电平逆变器热分布不均的问题；当获取到所述ANPC型三电平逆变器要在第一模式和第二模式之间进行切换时，首先控制所述ANPC型三电平逆变器进入单通道续流模式，所述ANPC型三电平逆变器进入单通道续流模式后，再经过所述单通道续流模式跳转到目标模式，使得ANPC型三电平逆变器由双通道续流模式切换为单通道续流模式，然后再控制ANPC型三电平逆变器进入目标模式，解决了现有技术中双通道续流调制方案中，ANPC型三电平逆变器由双通道续流模式直接进入非零电平输出模式时，会造成开关管过热的问题。

在上述方案中，所述ANPC型三电平逆变器在第一模式和第二模式之间进行切换时，需要进入所述第三模式一段时间，所述ANPC型三电平逆变器处于第三模式的时长可以依据用户需求自行设定，在本申请实施例公开的技术方案中，将该时长记为t。

所述ANPC型三电平逆变器的每个输出周期可以包括正半周期和负半周期，每个周期均对应有两个模式，在其中一半周期中，将这两个模式记为第一模式和第二模式，在另外半个周期中，将这两个模式记为第三模式和第四模式，所述ANPC型三电平逆变器的第一模式和第三模式的原理类似，所述ANPC型三电平逆变器的第二模式和第四模式的原理类似，上述方案中，所述切换信号中，包括有用于实现ANPC型三电平逆变器在正半周期中进行模式切换的切换信号，也包括用于实现ANPC型三电平逆变器在负半周期中进行模式切换的切换信号；当所述ANPC型三电平逆变器位于另外半个周期时，当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第四模式向第五模式进行切换的切换信号时；控制所述ANPC型三电平逆变器由第四模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第五模式；当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第五模式向第四模式进行切换的切换信号时；控制所述ANPC型三电平逆变器由第五模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第四模式；

所述第四模式为第二非零电平输出模式，与所述第一非零电平输出模式类似，所述第四模式可以指的是所述ANPC型三电平逆变器中的第三续流开关管T3和第四续流开关管T4导通，其他开关管关断的模式，所述第三续流开关管T3为与所述ANPC型三电平逆变器的第二输入端相连的开关管，所述第四续流开关管T4为连接于所述第三开关管与所述ANPC型三电平逆变器的输出端之间的开关管；

所述第五模式为与第二非零电平匹配的双通道续流模式，与所述第二模式类似，所述第三模式可以指的是所述ANPC型三电平逆变器中所述第三续流开关管T3、以及所述ANPC型三电平逆变器中的两个换流开关管导通，其他开关管关断的模式；

所述第六模式为与所述第二非零电平匹配的单通道续流模式，与所述第三模式类似，所述第六模式可以指的是所述ANPC型三电平逆变器中，所述第三续流开关管T3导通，其他开关管关断。

在本方案中，所述ANPC型三电平逆变器在第四模式和第五模式之间进行切换时，需要进入所述第六模式一段时间，所述ANPC型三电平逆变器处于第六模式的时长可以依据用户需求自行设定，在本申请实施例公开的技术方案中，将该时长记为第二预设时长T，在本方案中，所述ANPC型三电平逆变器处于第六模式的第二预设时长T与所述ANPC型三电平逆变器处于第三模式的第一预设时长t的时间可以相同，即，t＝T。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述切换信号可以通过对预设时钟信号进行解析获得，即，通过对预设时钟信号的跳变情况进行解析，即可得到本申请实施例公开的上述方案中的切换信号。在本方案中，所述时钟信号为一个用户预先定义的周期信号，其内部包含有多个切换信号，这些切换信号可以指的是所述时钟信号中的上升沿、下降沿等，每种类型的切换形式，所对应不同的切换指令，本方案可以通过对所述时钟周期信号进行检测和分析，来确定所述预设时钟控制信号所包含的各个切换信号的具体类型；

在本申请实施例公开的技术方案中，所述切换信号包括控制所述ANPC型三电平逆变器在各个模式之间进行切换的切换信号，在本方案中，各个所述切换信号的表现形式可以相同或不同，当切换信号的表现形式不同时，可基于该切换信号直接确定所述ANPC型三电平逆变器所需切入的模式，当所述切换信号的表现形式相同时，由于所述ANPC型三电平逆变器的各个模式之间具有相关性，因此，可以通过分析所述ANPC型三电平逆变器的当前模式以及当前模式之前的上一模式的方式来确定所述ANPC型三电平逆变器所需切入的模式，此时，即可根据该判断结果来确定所检测到的切换信号所对应的、ANPC型三电平逆变器所需切入的模式。

本实施例中公开了一种ANPC型三电平逆变器，所述ANPC型三电平逆变器中的控制器的具体工作内容，请参见上述方法实施例的内容

下面对本发明实施例提供的ANPC型三电平逆变器进行描述，下文描述的ANPC型三电平逆变器与上文描述的ANPC型三电平逆变器控制方法可相互对应参照。

本申请公开的一种ANPC型三电平逆变器，参见图9，可以包括：三电平逆变电路100和控制器200，所述控制器用于通过控制所述三电平逆变电路中各个开关管的导通状态的方式，实现ANPC型三电平逆变器在各个模式之间进行切换，与上述方法相对应，所述控制器用于：

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第一模式向第二模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第一模式进入第三模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第二模式；

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第二模式向第一模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第二模式进入第三模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第一模式；

所述第一模式为第一非零电平输出模式；

所述第二模式为与第一非零电平匹配的双通道续流模式；

所述第三模式为与所述第一非零电平匹配的单通道续流模式。

本申请公开的上述ANPC型三电平逆变器，在工作时，通过在采用双通道实现零电平续流，当所述ANPC型三电平逆变器在零电平输出模式与非零电平输出模式之间进行切换时，通过所述单通道续流模式进行中转，解决了现有技术中单通道续流调制方案中晶元热分布不均的问题，也解决了现有技术中双通道续流调制因二极管反向恢复电流大而造成开关管过热的问题。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述三电平逆变电路的具体结构可以依据用户需求自行设计，只要其能够工作在双通道续流模式、单通道续流模式以及非零电平输出模式即可，例如，在本申请实施例公开的技术方案中，参见图1，所述三电平逆变电路包括：

第一电容C1、第二电容C2、第一换流开关管T5、第二换流开关管T6、第一续流开关管T1、第二续流开关管T2、第三续流开关管T3、第四续流开关管T4、以及与各个开关管反向并联的二极管D1-D6；

所述第一电容C1和所述第二电容C2串联在所述ANPC型三电平逆变器的第一输入端和第二输入端之间；

所述第一续流开关管T1和所述第二续流开关管T2串联在所述ANPC型三电平逆变器的第一输入端与所述ANPC型三电平逆变器的输出端之间；

所述第三续流开关管T3和所述第四续流开关管T4串联在所述ANPC型三电平逆变器的第二输入端与所述ANPC型三电平逆变器的输出端之间；

所述第一换流开关管T5的第一端与所述第一电容C1和所述第二电容C2的公共端相连，所述第一换流开关管T5的第二端与所述第一续流开关管T1和所述第二续流开关管T2的公共端相连；

所述第二换流开关管T6的第一端与所述第一电容C1和所述第二电容C2的公共端相连，所述第一换流开关管T5的第二端与所述第三续流开关管T3和所述第四续流开关管T4的公共端相连。

参见图8，当所述ANPC型三电平逆变器工作在第一模式(第一非零电平输出模式)时，所述第一续流开关管T1和第二续流开关管T2导通、其他开关管关断，此时，所述ANPC型三电平逆变器输入端流入的电流依次流过所述第一续流开关管T1和第二续流开关管T2后，由所述ANPC型三电平逆变器的输出端输出。

参见图8，当所述ANPC型三电平逆变器工作在第二模式(双通道续流模式)时，所述第二续流开关管T2、第一换流开关管T5和第二换流开关管T6导通，其他开关管关断，此时所述ANPC型三电平逆变器输入端流入可以通过两条路径到达所述ANPC型三电平逆变器的输出端，其中一条路径为：NPC型三电平逆变器输入端-第一换流开关管T5-第二续流开关管T2-NPC型三电平逆变器输出端，第二条路径为：NPC型三电平逆变器输入端-第二换流开关管T6-与所述第三续流开关管T3反向并联的二极管-NPC型三电平逆变器输出端。

参见图8，当所述ANPC型三电平逆变器工作在第三模式(单通道续流模式)时，所述第二续流开关管T2导通，其他开关管关断，此时，所述ANPC型三电平逆变器输入端流入的电流依次流过所述第一换流开关管T5反向并联的二极管和第二续流开关管T2后，由所述ANPC型三电平逆变器的输出端输出。

参见图8，第二续流开关管T2处于常通模式时，ANPC型三电平逆变器由第一模式进入第二模式时，各个开关管的切换过程如下：

参见图8，其由第二模式进入第一模式时，各个开关管的切换过程如下：

所述ANPC型三电平逆变器在第二模式，当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第二模式向第一模式进行切换的切换信号时，控制所述第一换流开关管T5和第二换流开关管T6关断，以控制ANPC型三电平逆变器进入第三模式，开始计时，计时时长达到第一预设时长t时，控制第一续流开关管T1导通，控制ANPC型三电平逆变器进入第一模式。

参见图8，其由第一模式进入第二模式时，各个开关管的切换过程如下：

所述ANPC型三电平逆变器在第一模式，当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第一模式向第二模式进行切换的切换信号时，控制第一续流开关管T1关断，控制ANPC型三电平逆变器进入第三模式，开始计时，计时时长达到第一预设时长t时，控制所述第一换流开关管T5和第二换流开关管T6导通，控制所述ANPC型三电平逆变器进入第二模式。

与上述方法相对应，所述控制器还用于：

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第四模式向第五模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第四模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第五模式；

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第五模式向第四模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第五模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第四模式；

所述第四模式为第二非零电平输出模式；

所述第五模式为与第二非零电平匹配的双通道续流模式；

所述第六模式为与所述第二非零电平匹配的单通道续流模式。

参见图8，当所述ANPC型三电平逆变器工作在第四模式(第二非零电平输出模式)时，所述第三续流开关管T3和第四续流开关管T4导通、其他开关管关断，此时，所述ANPC型三电平逆变器输入端流入的电流依次流过所述第四续流开关管T4和第三续流开关管T3后，由所述ANPC型三电平逆变器的输出端输出。

参见图8，当所述ANPC型三电平逆变器工作在第五模式(双通道续流模式)时，所述第三续流开关管T3、第一换流开关管T5和第二换流开关管T6导通，其他开关管关断，此时所述ANPC型三电平逆变器输入端流入可以通过两条路径到达所述ANPC型三电平逆变器的输出端，其中一条路径为：NPC型三电平逆变器输入端-第二换流开关管T6-第三续流开关管T3-NPC型三电平逆变器输出端，第二条路径为：NPC型三电平逆变器输入端-第一换流开关管T5-与所述第二续流开关管T2反向并联的二极管-NPC型三电平逆变器输出端。

参见图8，当所述ANPC型三电平逆变器工作在第六模式(单通道续流模式)时，所述第三续流开关管T3导通，其他开关管关断，此时，所述ANPC型三电平逆变器输入端流入的电流依次流过所述第二换流开关管T6反向并联的二极管和第三续流开关管T3后，由所述ANPC型三电平逆变器的输出端输出。

参见图8，第三续流开关管T3处于常通模式时，所述ANPC型三电平逆变器由第四模式进入第五模式时，各个开关管的切换过程如下：

当所述ANPC型三电平逆变器在第四模式时，获取到所述ANPC型三电平逆变器由第四模式向第五模式进行切换的切换信号后，控制第四续流开关管T4关断，控制ANPC型三电平逆变器进入第六模式，开始计时，计时时长达到第二预设时长T时，控制所述第一换流开关管T5和第二换流开关管T6导通，控制所述ANPC型三电平逆变器进入第五模式。

当所述ANPC型三电平逆变器由第五模式进入第四模式时，各个开关管的切换过程如下：

当所述ANPC型三电平逆变器在第五模式时，当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第五模式向第四模式进行切换的切换信号时，控制所述第一换流开关管T5和第二换流开关管T6关断，以控制ANPC型三电平逆变器进入第六模式，开始计时，计时时长达到第二预设时长T时，控制第四续流开关管T4导通，控制ANPC型三电平逆变器进入第一模式。

与上述方法相对应，上述逆变器还用于：获取预设时钟信号，对所述预设时钟信号进行解析，得到用于控制所述ANPC型三电平逆变器进行模式切换的切换信号。

与上述方法相对应，上述逆变器中还包括：时钟信号发生器，用于向所述控制器提供预设时钟控制信号，该预设时钟信号为用户预先设定好的，其用于控制所述ANPC型三电平逆变器在各个工作模式之间进行切换。

为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于ANPC型三电平逆变器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的ANPC型三电平逆变器及ANPC型三电平逆变器实施例仅仅是示意性的，其中所述控制器内部的各个功能可以通过设置在所述控制器内部的单元来实现，各个单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种ANPC型三电平逆变器控制方法，应用于ANPC型三电平逆变器中，其特征在于，包括：

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第一模式向第二模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第一模式进入第三模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第二模式；

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第二模式向第一模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第二模式进入第三模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第一模式；

所述第一模式为第一非零电平输出模式；

所述第二模式为与第一非零电平匹配的双通道续流模式；

所述第三模式为与所述第一非零电平匹配的单通道续流模式。

2.根据权利要求1所述的ANPC型三电平逆变器控制方法，其特征在于，还包括：

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第四模式向第五模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第四模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第五模式；

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第五模式向第四模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第五模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第四模式；

所述第四模式为第二非零电平输出模式；

所述第五模式为与第二非零电平匹配的双通道续流模式；

所述第六模式为与所述第二非零电平匹配的单通道续流模式。

3.根据权利要求1所述的ANPC型三电平逆变器控制方法，其特征在于，在对所述ANPC型三电平逆变器进行模式切换之前，还包括：

获取预设时钟信号，对所述预设时钟信号进行解析，得到用于控制所述ANPC型三电平逆变器进行模式切换的切换信号。

4.一种ANPC型三电平逆变器，包括：三电平逆变电路和控制器，其特征在于，所述控制器用于：

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第一模式向第二模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第一模式进入第三模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第二模式；

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第二模式向第一模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第二模式进入第三模式，开始计时，当计时时长达到第一预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第三模式进入第一模式；

所述第一模式为第一非零电平输出模式；

所述第二模式为与第一非零电平匹配的双通道续流模式；

所述第三模式为与所述第一非零电平匹配的单通道续流模式。

5.根据权利要求4所述的ANPC型三电平逆变器，其特征在于，所述三电平逆变电路包括：

第一电容、第二电容、第一换流开关管、第二换流开关管、第一续流开关管、第二续流开关管、第三续流开关管、第四续流开关管、以及与各个开关管反向并联的二极管；

所述第一电容和所述第二电容串联在所述ANPC型三电平逆变器的第一输入端和第二输入端之间；

所述第一续流开关管和所述第二续流开关管串联在所述ANPC型三电平逆变器的第一输入端与所述ANPC型三电平逆变器的输出端之间；

所述第三续流开关管和所述第四续流开关管串联在所述ANPC型三电平逆变器的第二输入端与所述ANPC型三电平逆变器的输出端之间；

所述第一换流开关管的第一端与所述第一电容和所述第二电容的公共端相连，所述第一换流开关管的第二端与所述第一续流开关管和所述第二续流开关管的公共端相连；

所述第二换流开关管的第一端与所述第一电容和所述第二电容的公共端相连，所述第一换流开关管的第二端与所述第三续流开关管和所述第四续流开关管的公共端相连。

6.根据权利要求5所述的ANPC型三电平逆变器，其特征在于，所述

所述第一换流开关管和所述第二换流开关管反向并联的二极管为SiC二极管；

所述第一续流开关管、所述第二续流开关管、所述第三续流开关管、所述第四续流开关管反向并联的二极管为Si二极管。

7.根据权利要求4所述的ANPC型三电平逆变器，其特征在于，所述控制器还用于：

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第四模式向第五模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第四模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第五模式；

当获取到所述ANPC型三电平逆变器由第五模式向第四模式进行切换的切换信号时；

控制所述ANPC型三电平逆变器由第五模式进入第六模式，开始计时，当计时时长达到第二预设时长时，再控制所述ANPC型三电平逆变器由所述第六模式进入第四模式；

所述第四模式为第二非零电平输出模式；

所述第五模式为与第二非零电平匹配的双通道续流模式；

所述第六模式为与所述第二非零电平匹配的单通道续流模式。

8.根据权利要求4所述的ANPC型三电平逆变器，其特征在于，所述控制器还用于：

获取预设时钟信号，对所述预设时钟信号进行解析，得到用于控制所述ANPC型三电平逆变器进行模式切换的切换信号。

9.根据权利要求4所述的ANPC型三电平逆变器，其特征在于，还包括：

时钟信号发生器，用于向所述控制器提供预设时钟控制信号。

10.根据权利要求7所述的ANPC型三电平逆变器，其特征在于，所述第一预设时长等于第二预设时长。

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