CN113452262B - 一种变频器及其升压控制方法、电机 - Google Patents

一种变频器及其升压控制方法、电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变频器及其升压控制方法、电机，该装置包括：整流端，将三相交流电源分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源，记为第一直流电源和第二直流电源；第一直流电源和第二直流电源，通过变频器的三电平中点串联；在支撑电容单元中，第一支撑电容模块，对第一直流电源进行储能；第二支撑电容模块，对第二直流电源进行储能；三电平逆变单元，对第一支撑电容模块和第二支撑电容模块所储存的直流电进行逆变，得到设备所需的交流电。该方案，通过抑制三电平拓扑的中点电位偏移，以避免三电平拓扑变频器的性能下降。

Description

一种变频器及其升压控制方法、电机
技术领域
本发明属于变频器技术领域，具体涉及一种变频器及其升压控制方法、电机，尤其涉及一种抑制三电平中点偏移的变频器、该变频器的升压控制方法、以及具有该变频器的电机。
背景技术
随着变频器的谐波含量及效率的要求不断提高，三电平拓扑变频器(即使用三电平拓扑的变频器)得到了越来越多的应用。但三电平拓扑变频器的中点电位偏移，会引起三电平拓扑变频器的性能下降。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种变频器及其升压控制方法、电机，以解决三电平拓扑变频器的中点电位偏移，会引起三电平拓扑变频器的性能下降的问题，达到通过抑制三电平拓扑的中点电位偏移，以避免三电平拓扑变频器的性能下降的效果。
本发明提供一种变频器，包括：整流端、支撑电容单元和逆变端；所述支撑电容单元，包括：第一支撑电容模块和第二支撑电容模块；所述逆变端，包括：三电平逆变单元；其中，所述整流端，被配置为将三相交流电源分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源，记为第一直流电源和第二直流电源；所述第一直流电源和所述第二直流电源，通过所述变频器的三电平中点串联；所述第一支撑电容模块和所述第二支撑电容模块串联，且所述第一支撑电容模块和所述第二支撑电容模块的公共端，为所述变频器的三电平中点；在所述支撑电容单元中，所述第一支撑电容模块，作为所述第一直流电源的母线电容，被配置为对所述第一直流电源进行储能；所述第二支撑电容模块，作为所述第二直流电源的母线电容，被配置为对所述第二直流电源进行储能；所述三电平逆变单元，被配置为对所述第一支撑电容模块和所述第二支撑电容模块所储存的直流电进行逆变，得到设备所需的交流电。
在一些实施方式中，所述整流端，包括：第一隔离单元、第二隔离单元、第一整流单元和第二整流单元；其中，所述整流端，将三相交流电源分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源，记为第一直流电源和第二直流电源，包括：所述第一隔离单元，被配置为将所述三相交流电源进行隔离，得到第一供电电源；所述第一整流单元，被配置为对所述第一供电电源进行整流，得到所述第一直流电源；其中，所述第一整流单元的输出端的正端，连接至所述第一支撑电容模块的第一连接端；所述第一整流单元的输出端的负端，连接至所述第一支撑电容模块的第二连接端；以及，所述第二隔离单元，被配置为将所述三相交流电源进行隔离，得到第二供电电源；所述第二整流单元，被配置为对所述第二供电电源进行整流，得到所述第二直流电源；其中，所述第二整流单元的输出端的正端，连接至所述第二支撑电容模块的第一连接端；所述第二整流单元的输出端的负端，连接至所述第二支撑电容模块的第二连接端。
在一些实施方式中，所述第一隔离单元，包括：第一变压器；所述三相交流电源，连接至所述第一变压器的原边绕组；所述第一变压器的副边绕组，连接至所述第一整流单元；所述第二隔离单元，包括：第二变压器；所述三相交流电源，连接至所述第二变压器的原边绕组；所述第二变压器的副边绕组，连接至所述第二整流单元。
在一些实施方式中，所述第一整流单元，包括：第一不控整流模块和第一稳压及滤波模块；所述第一隔离单元，经所述第一不控整流模块和第一稳压及滤波模块之后，连接至所述第一支撑电容模块；所述第二整流单元，包括：第二不控整流模块和第二稳压及滤波模块；所述第二隔离单元，经所述第二不控整流模块和第二稳压及滤波模块之后，连接至所述第二支撑电容模块。
在一些实施方式中，所述第一整流单元，包括：第一全控整流模块；所述第一隔离单元，经所述第一全控整流模块之后，连接至所述第一支撑电容模块；所述第二整流单元，包括：第二全控整流模块；所述第二隔离单元，经所述第二全控整流模块之后，连接至所述第二支撑电容模块。
在一些实施方式中，还包括：采样单元和控制单元；所述采样单元，被配置为在所述变频器启动后，采样所述第一支撑电容模块的母线电压和所述第二支撑电容模块的母线电压，记为第一母线电压和第二母线电压；所述控制单元，被配置为根据所述第一母线电压、所述第二母线电压和所述三电平逆变单元中开关管的阻塞电压值，控制所述第一全控整流模块和所述第二全控整流模块升压。
在一些实施方式中，所述三电平逆变单元，包括：NPC型三电平逆变器、TNPC型三电平逆变器、ANPC型三电平逆变器中任一三电平逆变器。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机，包括：以上所述的变频器。
与上述电机相匹配，本发明再一方面提供一种变频器的升压控制方法，包括：在所述变频器启动后，采样第一支撑电容模块的母线电压和第二支撑电容模块的母线电压，记为第一母线电压和第二母线电压；根据所述第一母线电压、所述第二母线电压和三电平逆变单元中开关管的阻塞电压值，控制第一全控整流模块和第二全控整流模块升压。
由此，本发明的方案，通过将三相动力电(即三相交流电源)分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源；两组相互独立、且电压相等的直流电源，通过三电平变频器的中点串联；从而，通过抑制三电平拓扑变频器的中点电位偏移，以避免三电平变频器拓扑的性能下降。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为三电平变频器拓扑的一实施例的结构示意图；
图2为本发明的变频器的一实施例的结构示意图；
图3为抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的一实施例的结构示意图；
图4为图3中抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的一具体实施例的结构示意图；
图5为图3中抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的另一具体实施例的结构示意图；
图6为图5中抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的一实施例的整流升压流程示意图；
图7为本发明的升压控制方法的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
图1为三电平变频器拓扑(即三电平拓扑变频器)的一实施例的结构示意图。如图1所示，三电平拓扑变频器，包括：三相交流电源、电感L、整流器、电容C1、电容C2、逆变器和电机M。逆变器具有三电平逆变拓扑。电感L，可以起到滤波、储能和升压的作用。
其中，三相交流电源的输出端U、V、W，经电感L和整流器后，输出母线电压值电容C1和电容C2。电容C1和电容C2的输出端，经逆变器后，输出至电机M。整流器，由开关管T1、开关管T2、开关管T3、开关管T4、开关管T5、开关管T6构成。开关管T1带有二极管D1，开关管T2带有二极管D2，开关管T3带有二极管D3，开关管T4带有二极管D4，开关管T5带有二极管D5，开关管T6带有二极管D6。电容C1和电容C2的公共端为O点，电容C1远离O点的一端为P点，电容C2远离O点的一端为N点。逆变器，由12个带二极管的开关管构成。在逆变器中，每个桥臂由4个二极管的开关管构成，每个桥臂的上桥臂由2个二极管的开关管构成，每个桥臂的下桥臂由2个二极管的开关管构成。在逆变器的每个桥臂中，上桥臂的2个开关管的中点与下桥臂的两个开关管的中点之间，串联有两个二极管。第一个桥臂中，上桥臂和下桥臂的中点为A点。第二个桥臂中，上桥臂和下桥臂的中点为B点。第三个桥臂中，上桥臂和下桥臂的中点为C点。
在图1所示的例子中，三电平变频器拓扑可以输出Vdc/2、0、-Vdc/2三种电平信号，可以使输出电压更加逼近于正弦波形。其中，Vdc是整流器输出的母线电压的值。由于引入了中点电平即O点电平，所以在工作的过程中，电容C1、电容C2分时对电机进行供电。在图1所示的三电平变频器拓扑中，O点电位是一个悬浮电位，如果在控制的过程中电容C1、电容C2的充放电不能达到动态平衡，会引起中点电位(即中点电平)偏移的问题，即可能电容C1电压过高，而电容C2电压过低的情况。中点电位偏移，会引起三电平变频器拓扑的性能下降；如果过分偏移的话，甚至会引起三电平变频器拓扑的后端器件的过压，进而导致变频器失效。
在解决三电平变频器拓的中点电位偏移的问题上，相关方案中，提出过一些算法。例如：虚拟矢量控制(VSVPWM)，其目的是时时在电容C1、电容C2上的均匀取电，进而实现动态平衡；但是用算法解决中点偏移的方法在不同的应用中，需要不断的修正，通用性较差。
根据本发明的实施例，提供了一种变频器。参见图2所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该变频器可以包括：整流端、支撑电容单元和逆变端。交流输入电源，经整流端、支撑电容单元和逆变端后，输出至电机。所述支撑电容单元，包括：第一支撑电容模块和第二支撑电容模块。第一支撑电容模块，如电容C1。第二支撑电容模块，如电容C2。所述逆变端，包括：三电平逆变单元。
其中，所述整流端，被配置为将三相交流电源分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源，记为第一直流电源和第二直流电源。所述第一直流电源和所述第二直流电源，通过所述变频器的三电平中点串联。所述第一支撑电容模块和所述第二支撑电容模块串联，且所述第一支撑电容模块和所述第二支撑电容模块的公共端，为所述变频器的三电平中点，即O点。所述第一支撑电容模块和所述第二支撑电容模块的公共端即O点，连接至所述三电平逆变单元。所述三电平逆变单元的三电平输出端，连接至电机。
在所述支撑电容单元中，所述第一支撑电容模块，作为所述第一直流电源的母线电容，被配置为对所述第一直流电源进行储能。所述第二支撑电容模块，作为所述第二直流电源的母线电容，被配置为对所述第二直流电源进行储能。
所述三电平逆变单元，被配置为对所述第一支撑电容模块和所述第二支撑电容模块所储存的直流电进行逆变，得到设备所需的交流电，从而为设备供电。该设备，可以是电机。
本发明的方案，提出了一种抑制三电平中点偏移的变频器设计方法，即一种抑制三电平中点电位偏移问题的变频器设计方法，可以有效、可靠的解决三电平拓扑中点电位偏移的问题，避免三电平变频器拓扑的性能下降，从而提高变频器的可靠性及稳定性。并且，本发明的方案提供的一种抑制三电平中点偏移的变频器设计方法，通用性、可靠性、可实施性强。
变频器使用的三电平拓扑如图1所示，整流端(即整流器端)对P点、N点进行供电，O点处于悬浮状态。所以，PO(即P点与O点之间)、ON(即O点与N点之间)之间的电压分配，取决于逆变端(即逆变器端)对电机的供电策略。本发明的方案中，抑制中点电位偏移的算法的核心思想，是如何平衡三电平逆变器对PO、ON的取电。
本发明的方案提出的抑制三电平中点电位偏移的核心思想，是如何对PO、ON两段进行稳定的供电。对PO、ON两段的供电电源电压相等，且功率足够大、足够稳定，那么无论负载端如何取电，PO、ON的电压都会处于稳定的状态，不会发生中点电位偏移的现象。
在一些实施方式中，所述整流端，包括：第一隔离单元、第二隔离单元、第一整流单元和第二整流单元。所述三相交流电源，经所述第一隔离单元和所述第一整流单元后，输出至所述第一支撑电容模块。所述三相交流电源，经所述第二隔离单元和所述第二整流单元后，输出至所述第二支撑电容模块。其中，
所述整流端，将三相交流电源分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源，记为第一直流电源和第二直流电源，包括：
所述第一隔离单元，被配置为将所述三相交流电源进行隔离，得到第一供电电源。第一供电电源为三相供电电源。
所述第一整流单元，被配置为对所述第一供电电源进行整流，得到所述第一直流电源。其中，所述第一整流单元的输出端的正端，连接至所述第一支撑电容模块的第一连接端。所述第一整流单元的输出端的负端，连接至所述第一支撑电容模块的第二连接端。
以及，
所述第二隔离单元，被配置为将所述三相交流电源进行隔离，得到第二供电电源。第二供电电源为三相供电电源。第一供电电源和第二供电电源，形成两组相同的三相供电电源。
所述第二整流单元，被配置为对所述第二供电电源进行整流，得到所述第二直流电源。其中，所述第二整流单元的输出端的正端，连接至所述第二支撑电容模块的第一连接端。所述第二整流单元的输出端的负端，连接至所述第二支撑电容模块的第二连接端。所述第一支撑电容模块的第二连接端，与所述第二支撑电容模块的第一连接端连接，且作为所述变频器的三电平中点。
图3为抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的一实施例的结构示意图。如图3所示，抑制三电平中点偏移的变频器拓扑，包括：三相动力电、第一隔离单元、第二隔离单元、第一整流单元、第二整流单元、支撑电容单元和三电平逆变单元。三相动力电，经第一隔离单元和第一整流单元后，输出至P点和O点。三相动力电，还经第二隔离单元和第二整流单元后，输出至N点和O点。P点、O点和N点，经支撑电容单元和三电平逆变单元后，输出至A点、B点和C点。
在图3所示的例子中，通过第一隔离单元和第二隔离单元将三相动力电(即三相交流电源)分为两组相同的三相供电电源，分别输入给第一整流单元和第二整流单元。通过第一整流单元和第二整流单元，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源VPO和VON。其中，第一隔离单元和第二隔离单元，均可以选用如隔离变压器。这样，O点电压就从原拓扑中的悬浮电压，变成了由第一整流单元和第二整流单元的输出端共同连接的稳定电压点，且始终保持VPO和VON相等。也就是说，第一整流单元的输出端的正端连接至P点，第一整流单元的输出端的负端连接至O点。第二整流单元的输出端的正端连接至O点，第二整流单元的输出端的负端连接至N点。
通过支撑电容单元，对母线上的电压实现储能支撑的作用，实现对后端的三电平逆变单元进行稳定的供电。
根据本发明的方案提出的抑制三电平中点偏移变频器设计方法，下面提出两种通用性强的实施例(即实施例一和实施例二)，对本发明的方案的实现过程进行示例性说明。
实施例一
在一些实施方式中，所述第一隔离单元，包括：第一变压器，如变压器T1。所述三相交流电源，连接至所述第一变压器的原边绕组。所述第一变压器的副边绕组，连接至所述第一整流单元。
所述第二隔离单元，包括：第二变压器，如变压器T2。所述三相交流电源，连接至所述第二变压器的原边绕组。所述第二变压器的副边绕组，连接至所述第二整流单元。
在一些实施方式中，所述第一整流单元，包括：第一不控整流模块和第一稳压及滤波模块。所述第一隔离单元，经所述第一不控整流模块和第一稳压及滤波模块之后，连接至所述第一支撑电容模块。第一不控整流模块为三相不控整流模块。
所述第二整流单元，包括：第二不控整流模块和第二稳压及滤波模块。所述第二隔离单元，经所述第二不控整流模块和第二稳压及滤波模块之后，连接至所述第二支撑电容模块。
图4为图3中抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的一具体实施例的结构示意图。如图4所示，第一隔离单元包括变压器T1，第二隔离单元包括变压器T2，第一整流单元包括第一不控整流模块和第一稳压及滤波模块，第二整流单元包括第二不控整流模块和第二稳压及滤波模块。支撑电容单元，包括：电容C1和电容C2。第二不控整流模块为三相不控整流模块。
其中，第一不控整流模块，包括：由二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、二极管D15、二极管D16构成的三相不控整流桥。第一稳压及滤波模块，包括：电感L1，电感L1能够起到滤波作用。电感L1，连接在该三相不控整流桥的输出端的正端与P点之间。该三相不控整流桥的输出端的负端，连接至O点。
第二不控整流模块，包括：由二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24、二极管D25、二极管D26构成的三相不控整流桥。第二稳压及滤波模块，包括：电感L2，电感L2能够起到滤波和稳压作用。电感L2，连接在该三相不控整流桥的输出端的正端与O点之间。该三相不控整流桥的输出端的负端，连接至N点。
在图4所示的例子中，整流端使用两组三相不控整流拓扑，其的前端供电分别由变压器T1、变压器T2进行隔离，其后端的整流的正输出端接入直流电抗器(如电感L1和电感L2)进行稳压。一组的正负输出端接入三电平逆变器的P、O供电输入端。另一组的正负输出端接入三电平逆变器的O、N供电输入端。此时PO、ON两段间均有了相等且稳定的供电电压。以输入三相380V交流电源AC为例，三相输入电分别经过变压器T1、变压器T2和三相不控整流器，此时PO和ON两段间的电压均为稳定且相等的540V，PN两点间电压约为1080V，满足后端三电平逆变器的供电需求。
在一些实施方式中，所述第一整流单元，包括：第一全控整流模块。所述第一隔离单元，经所述第一全控整流模块之后，连接至所述第一支撑电容模块。
第一全控整流模块，为三相全控整流模块，如三相全控整流桥。
所述第二整流单元，包括：第二全控整流模块。所述第二隔离单元，经所述第二全控整流模块之后，连接至所述第二支撑电容模块。第二全控整流模块，为三相全控整流模块，如三相全控整流桥。
实施例二
图5为图3中抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的另一具体实施例的结构示意图。如图5所示，第一隔离单元包括变压器T3，第二隔离单元包括变压器T4，第一整流单元包括第一全控整流模块，第二整流单元包括第二全控整流模块。支撑电容单元，包括：电容C1和电容C2。
其中，第一全控整流模块，包括：由六个带二极管的开关管构成的三相全控整流桥。该三相全控整流桥的输出端的正端，连接至P点。该三相全控整流桥的输出端的负端，连接至O点。
第二全控整流模块，包括：由六个带二极管的开关管构成的三相全控整流桥。该三相全控整流桥的输出端的正端，连接至O点。该三相全控整流桥的输出端的负端，连接至N点。
在一些实施方式中，还包括：采样单元和控制单元。采样电压，如电压采样电阻。控制单元，如所述变频器的控制器。通过所述采样单元和所述控制单元，能够控制所述第一全控整流模块和所述第二全控整流模块升压。
所述采样单元，被配置为在所述变频器启动后，采样所述第一支撑电容模块的母线电压和所述第二支撑电容模块的母线电压，记为第一母线电压和第二母线电压。
所述控制单元，被配置为根据所述第一母线电压、所述第二母线电压和所述三电平逆变单元中开关管的阻塞电压值，控制所述第一全控整流模块和所述第二全控整流模块升压。
在图5所示的例子中，整流端使用两组三相全控整流拓扑，其的前端供电分别由变压器T1、变压器T2进行隔离，其后端的正负输出分别接入PO、ON。此时母线电压VPN不仅可以获得稳定的中点电平，并且由于变压器的存在，可以通过全段三相全控整流器进行母线升压，如图6所示。
图6为图5中抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的一实施例的整流升压流程示意图。如图6所示，抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的整流升压流程，包括：
步骤1、变频器上电，第一整流单元和第二整流单元进行整流，使母线电压升至设定电压如1000V。
步骤2、变频器的控制器上电，且判断变频器是否已启动。
步骤3、在变频器启动后，控制器分别对第一整流单元和第二整流单元进行PFC算法调制。调制的目的是使母线升压，并降低输入电流谐波。
步骤4、判断第一整流单元和第二整流单元的升压目标值是否小于或等于IGBT阻塞电压值，若是，则执行步骤5；升压目标值是人为预设的母线电压值，可根据电机的端电压需求进行调节。否则，启动故障保护；也就是说，母线电压大于IGBT的阻塞电压，会导致IGBT失效。
步骤6、判断母线电压是否达到升压目标值，若是，则确定整流升压结束。否则，返回步骤3，重新对第一整流单元和第二整流单元进行PFC算法调制。
在图6所示的例子中，在变频器上电后，需首先通过二极管进行全控整流，待控制器上电后再进行母线升压。二极管指的是IGBT模块中反并联的二极管；在此拓扑中，变频器先利用二极管进行不控整流，待控制器得电后，再利用IGBT进行全控整流。
两组三相全控整流器分别采集PO、ON两段的电压值，通过控制器进行PFC算法调制，最后通过驱动整流端IGBT实现母线的升压。但同时PO、ON的两段升压目标值要设置相同。并且，根据三电平拓扑的特性，母线PN两端的最高电压不能超过三电平逆变器中IGBT的阻塞电压值，否则会因为过压引起三电平逆变器的失效。采集PO、ON两段的电压值时，可以利用电压采集单元，具体可采用电阻和运放构建差分采样电路。
在一些实施方式中，所述三电平逆变单元，包括：NPC型三电平逆变器、TNPC型三电平逆变器、ANPC型三电平逆变器中任一三电平逆变器。
其中，三电平逆变拓扑(即三电平逆变单元)，包括但不限于NPC型(中点钳位式)三电平拓扑、TNPC型(T型中点箝位式)三电平拓扑、ANPC型(有源中点钳位式)三电平拓扑。
本发明的方案，主要为解决三电平变频器带载过程中的中点电压偏移问题，采用了两路隔离和整流的设计方法(如变压器隔离+双路二极管或IGBT整流拓扑)，有效实现了抑制中点偏移问题。
采用本发明的技术方案，通过将三相动力电分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源。两组相互独立、且电压相等的直流电源，通过三电平变频器的中点串联。从而，通过抑制三电平拓扑变频器的中点电位偏移，以避免三电平变频器拓扑的性能下降。
根据本发明的实施例，还提供了对应于变频器的一种电机。该电机可以包括：以上所述的变频器。
由于本实施例的电机所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过将三相动力电分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源；两组相互独立、且电压相等的直流电源，通过三电平变频器的中点串联，可以有效、可靠的解决三电平拓扑中点电位偏移的问题，避免三电平变频器拓扑的性能下降。
根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的一种变频器的升压控制方法，如图7所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该变频器的升压控制方法可以包括：步骤S110和步骤S120。
在步骤S110处，在所述变频器启动后，采样第一支撑电容模块的母线电压和第二支撑电容模块的母线电压，记为第一母线电压和第二母线电压。
在步骤S120处，根据所述第一母线电压、所述第二母线电压和三电平逆变单元中开关管的阻塞电压值，控制第一全控整流模块和第二全控整流模块升压。
在图5所示的例子中，整流端使用两组三相全控整流拓扑，其的前端供电分别由变压器T1、变压器T2进行隔离，其后端的正负输出分别接入PO、ON。此时母线电压VPN不仅可以获得稳定的中点电平，并且由于变压器的存在，可以通过全段三相全控整流器进行母线升压，如图6所示。
图6为图5中抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的一实施例的整流升压流程示意图。如图6所示，抑制三电平中点偏移的变频器拓扑的整流升压流程，包括：
步骤1、变频器上电，第一整流单元和第二整流单元进行整流，使母线电压升至设定电压如1000V。
步骤2、变频器的控制器上电，且判断变频器是否已启动。
步骤3、在变频器启动后，控制器分别对第一整流单元和第二整流单元进行PFC算法调制。
步骤4、判断第一整流单元和第二整流单元的升压目标值是否小于或等于IGBT阻塞电压值，若是，则执行步骤5；否则，启动故障保护。
步骤6、判断母线电压是否达到升压目标值，若是，则确定整流升压结束；否则，返回步骤3，重新对第一整流单元和第二整流单元进行PFC算法调制。
在图6所示的例子中，在变频器上电后，需首先通过三极管进行全控整流，待控制器上电后再进行母线升压。两组三相全控整流器分别采集PO、ON两段的电压值，通过控制器进行PFC算法调制，最后通过驱动整流端IGBT实现母线的升压。但同时PO、ON的两段升压目标值要设置相同。并且，根据三电平拓扑的特性，母线PN两端的最高电压不能超过三电平逆变器中IGBT的阻塞电压值，否则会因为过压引起三电平逆变器的失效。
本发明的方案，主要为解决三电平变频器带载过程中的中点电压偏移问题，采用了两路隔离和整流的设计方法(如变压器隔离+双路二极管或IGBT整流拓扑)，有效实现了抑制中点偏移问题。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电机的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本实施例的技术方案，通过将三相动力电分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源；两组相互独立、且电压相等的直流电源，通过三电平变频器的中点串联，能够可以有效、可靠的解决三电平拓扑中点电位偏移的问题，提高变频器的可靠性及稳定性。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种变频器，其特征在于，包括：整流端、支撑电容单元和逆变端；所述支撑电容单元，包括：第一支撑电容模块和第二支撑电容模块；所述逆变端，包括：三电平逆变单元；其中，
所述整流端，被配置为将三相交流电源分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源，记为第一直流电源和第二直流电源；所述第一直流电源和所述第二直流电源，通过所述变频器的三电平中点串联；所述第一支撑电容模块和所述第二支撑电容模块串联，且所述第一支撑电容模块和所述第二支撑电容模块的公共端，为所述变频器的三电平中点；
在所述支撑电容单元中，所述第一支撑电容模块，作为所述第一直流电源的母线电容，被配置为对所述第一直流电源进行储能；所述第二支撑电容模块，作为所述第二直流电源的母线电容，被配置为对所述第二直流电源进行储能；
所述三电平逆变单元，被配置为对所述第一支撑电容模块和所述第二支撑电容模块所储存的直流电进行逆变，得到设备所需的交流电；
所述整流端，包括：第一隔离单元、第二隔离单元、第一整流单元和第二整流单元；其中，
所述整流端，将三相交流电源分为两组相同的三相供电电源，并分别对两组相同的三相供电电源进行整流，输出两组相互独立、且电压相等的直流电源，记为第一直流电源和第二直流电源，包括：
所述第一隔离单元，被配置为将所述三相交流电源进行隔离，得到第一供电电源；
所述第一整流单元，被配置为对所述第一供电电源进行整流，得到所述第一直流电源；其中，所述第一整流单元的输出端的正端，连接至所述第一支撑电容模块的第一连接端；所述第一整流单元的输出端的负端，连接至所述第一支撑电容模块的第二连接端；
以及，
所述第二隔离单元，被配置为将所述三相交流电源进行隔离，得到第二供电电源；
所述第二整流单元，被配置为对所述第二供电电源进行整流，得到所述第二直流电源；其中，所述第二整流单元的输出端的正端，连接至所述第二支撑电容模块的第一连接端；所述第二整流单元的输出端的负端，连接至所述第二支撑电容模块的第二连接端；
所述变频器，还包括：采样单元和控制单元；
所述采样单元，被配置为在所述变频器启动后，采样所述第一支撑电容模块的母线电压和所述第二支撑电容模块的母线电压，记为第一母线电压和第二母线电压；
所述控制单元，被配置为根据所述第一母线电压、所述第二母线电压和所述三电平逆变单元中开关管的阻塞电压值，控制所述第一整流单元中的第一全控整流模块和所述第二整流单元中的第二全控整流模块升压。
2.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述第一隔离单元，包括：第一变压器；所述三相交流电源，连接至所述第一变压器的原边绕组；所述第一变压器的副边绕组，连接至所述第一整流单元；
所述第二隔离单元，包括：第二变压器；所述三相交流电源，连接至所述第二变压器的原边绕组；所述第二变压器的副边绕组，连接至所述第二整流单元。
3.根据权利要求1或2所述的变频器，其特征在于，所述第一整流单元，包括：第一不控整流模块和第一稳压及滤波模块；所述第一隔离单元，经所述第一不控整流模块和第一稳压及滤波模块之后，连接至所述第一支撑电容模块；
所述第二整流单元，包括：第二不控整流模块和第二稳压及滤波模块；所述第二隔离单元，经所述第二不控整流模块和第二稳压及滤波模块之后，连接至所述第二支撑电容模块。
4.根据权利要求1或2所述的变频器，其特征在于，所述第一整流单元，包括：第一全控整流模块；所述第一隔离单元，经所述第一全控整流模块之后，连接至所述第一支撑电容模块；
所述第二整流单元，包括：第二全控整流模块；所述第二隔离单元，经所述第二全控整流模块之后，连接至所述第二支撑电容模块。
5.根据权利要求1或2所述的变频器，其特征在于，所述三电平逆变单元，包括：NPC型三电平逆变器、TNPC型三电平逆变器、ANPC型三电平逆变器中任一三电平逆变器。
6.一种电机，其特征在于，包括：如权利要求1至5中任一项所述的变频器。
7.一种如权利要求1至5中任一所述的变频器的升压控制方法，其特征在于，包括：
在所述变频器启动后，采样第一支撑电容模块的母线电压和第二支撑电容模块的母线电压，记为第一母线电压和第二母线电压；
根据所述第一母线电压、所述第二母线电压和三电平逆变单元中开关管的阻塞电压值，控制第一全控整流模块和第二全控整流模块升压。
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