CN114826001A - 一种anpc型逆变器的控制方法及相关组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ANPC型逆变器的控制方法及相关组件，涉及电路领域，当输出电流介于第一预设阈值与第二预设阈值时表示输出电流由于受到LC滤波电路中的电感纹波的影响在过零处振荡，因此在ANPC型逆变器处于有功状态且输出电流介于零与第一预设阈值之间时，控制第五可控开关以第一预设开关频率导通，在输出电流介于零与第二预设阈值之间时控制第六可控开关以第二预设开关频率导通以保证ANPC型逆变器的正常工作。在输出电流大于第一预设阈值时控制对ANPC型逆变器正常工作无影响的第五可控开关断开，在输出电流小于第二预设阈值时控制对ANPC型逆变器正常工作无影响的第六可控开关断开，从而减小开关损耗。

Description

一种ANPC型逆变器的控制方法及相关组件

技术领域

本发明涉及电路领域，特别是涉及一种ANPC型逆变器的控制方法及相关组件。

背景技术

在高压大功率场合常使用ANPC（Active Neutral-point-clamped，有源中点钳位）型逆变器将直流电转变为交流电。请参照图1，图1为现有技术中常用的ANPC型逆变器的拓扑结构图。

现有技术中对ANPC型逆变器的控制策略为：当ANPC型逆变器的输出电流的方向为正时，控制T1和T5互补导通，T2和T6始终导通，T3和T4始终关断；当输出电流的方向为负时，控制T1和T2始终关断，T3和T5始终导通，T4和T6互补导通。

以输出电流的方向为正时对应的控制策略为例，理论上只有在输出电流过零处由于电感纹波的影响导致输出电流发生振荡，为保证ANPC型逆变器正常工作此时T5必须保持导通，但其他时刻T5是否导通对ANPC型逆变器的工作是没有影响的，但是现有技术实际上采用的控制策略需要始终控制T5以预设频率导通，导致开关损耗增大，逆变效率降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种ANPC型逆变器的控制方法及相关组件，能够减小开关损耗，提高逆变效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种ANPC型逆变器的控制方法，所述ANPC型逆变器包括第一电容、第二电容、第一可控开关直至第六可控开关及LC滤波电路，各可控开关上反并联有二极管；所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关与第四可控开关依次串联且串联后的电路与所述第一电容和所述第二电容串联后的电路并联，所述第一电容和所述第二电容连接的公共端分别与第五可控开关的输出端及所述第六可控开关的输入端连接，所述第一可控开关和所述第二可控开关连接的公共端与所述第五可控开关的输入端连接，所述第三可控开关和所述第四可控开关连接的公共端与所述第六可控开关的输出端连接，所述第二可控开关和所述第三可控开关连接的公共端与所述LC滤波电路连接；

所述ANPC型逆变器的控制方法包括：

在确定所述ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且确定所述ANPC型逆变器的输出电流大于第一预设阈值时，控制所述第五可控开关断开，控制所述第六可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流小于第二预设阈值时，控制所述第五可控开关导通，控制所述第六可控开关断开；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第一预设阈值之间时，控制所述第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制所述第六可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第二预设阈值之间时，控制所述第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制所述第五可控开关导通；

所述第一预设阈值为正数，所述第二预设阈值为负数。

优选的，还包括：

在确定所述当前状态为无功状态且所述输出电流大于所述第一预设阈值时，控制所述第一可控开关断开，控制所述第四可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述无功状态且所述输出电流小于所述第二预设阈值时，控制所述第一可控开关导通，控制所述第四可控开关断开；

在确定所述当前状态为所述无功状态且所述输出电流介于零与所述第一预设阈值之间时，控制所述第一可控开关以所述第一预设开关频率导通，控制所述第四可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述无功状态且所述输出电流介于零与所述第二预设阈值之间时，控制所述第四可控开关以所述第二预设开关频率导通，控制所述第一可控开关导通。

优选的，确定所述ANPC型逆变器的当前状态为有功状态，包括：

确定所述输出电流的方向与所述ANPC型逆变器的输出电压的方向一致；

确定所述当前状态为无功状态，包括：

确定所述输出电流的方向与所述ANPC型逆变器的输出电压的方向不一致。

优选的，在确定所述ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且确定所述ANPC型逆变器的输出电流大于第一预设阈值时，控制所述第五可控开关断开，控制所述第六可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流小于第二预设阈值时，控制所述第五可控开关导通，控制所述第六可控开关断开；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第一预设阈值之间时，控制所述第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制所述第六可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第二预设阈值之间时，控制所述第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制所述第五可控开关导通，包括：

通过采样装置获取所述输出电流、所述ANPC型逆变器的输出电压及所述ANPC型逆变器的母线电压；

基于所述输出电流、所述输出电压和所述母线电压生成使能信号；其中，所述使能信号在所述输出电流介于所述第一预设阈值与所述第二预设阈值时为高电平，在所述输出电流大于所述第一预设阈值和所述输出电流小于所述第二预设阈值时为低电平；

基于所述输出电流、所述输出电压和所述母线电压生成第一控制子信号和第二控制子信号；其中，在所述输出电流为正时所述第一控制子信号的频率为所述第一预设开关频率，在所述输出电流为负时所述第一控制子信号为高电平；在所述输出电流为负时所述第二控制子信号的频率为所述第二预设开关频率，在所述输出电流为正时所述第二控制子信号为高电平；

将所述第一控制子信号和所述使能信号相与得到第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述第五可控开关导通或关断；其中，所述第五可控开关在所述第五可控开关的控制端为高电平时导通，在所述第五可控开关的控制端为低电平时关断；

将所述第二控制子信号和所述使能信号相与得到第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述第六可控开关导通或关断；其中，所述第六可控开关在所述第六可控开关的控制端为高电平时导通，在所述第六可控开关的控制端为低电平时关断。

优选的，还包括：

在确定所述ANPC型逆变器的当前状态为所述有功状态且所述输出电流为正时，控制所述第一可控开关以第三预设开关频率导通，所述第二可控开关导通，所述第三可控开关和所述第四可控开关断开；

在确定所述ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且所述输出电流为负时，控制所述第一可控开关和所述第二可控开关断开，所述第三可控开关导通，所述第四可控开关以第四预设开关频率导通。

优选的，确定所述输出电流大于所述第一预设阈值，包括：

通过采样装置获取所述输出电流、所述ANPC型逆变器的输出电压及所述ANPC型逆变器的母线电压；

基于所述输出电压、所述输出电流及所述母线电压确定所述ANPC型逆变器的电感纹波值；

基于所述电感纹波值和所述输出电流确定所述输出电流的波动范围；

在所述输出电流的波动范围中的最小值大于所述第一预设阈值时，确定所述输出电流大于所述第一预设阈值；

确定所述输出电流小于所述第二预设阈值，包括：

通过所述采样装置获取所述输出电流、所述输出电压及所述母线电压；

基于所述输出电压、所述输出电流及所述母线电压确定所述ANPC型逆变器的电感纹波值；

基于所述电感纹波值和所述输出电流确定所述输出电流的波动范围；

在所述输出电流的波动范围中的最大值小于所述第二预设阈值时，确定所述输出电流小于所述第二预设阈值。

为解决上述技术问题本发明还提供了一种ANPC型逆变器的控制系统，所述ANPC型逆变器包括第一电容、第二电容、第一可控开关直至第六可控开关及LC滤波电路，各可控开关上反并联有二极管；所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关与第四可控开关依次串联且串联后的电路与所述第一电容和所述第二电容串联后的电路并联，所述第一电容和所述第二电容连接的公共端分别与第五可控开关的输出端及所述第六可控开关的输入端连接，所述第一可控开关和所述第二可控开关连接的公共端与所述第五可控开关的输入端连接，所述第三可控开关和所述第四可控开关连接的公共端与所述第六可控开关的输出端连接，所述第二可控开关和所述第三可控开关连接的公共端与所述LC滤波电路连接；

所述ANPC型逆变器的控制系统包括：

第一控制单元，用于在确定所述ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且确定所述ANPC型逆变器的输出电流大于第一预设阈值时，控制所述第五可控开关断开，控制所述第六可控开关导通；

第二控制单元，用于在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流小于第二预设阈值时，控制所述第五可控开关导通，控制所述第六可控开关断开；

第三控制单元，用于在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第一预设阈值之间时，控制所述第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制所述第六可控开关导通；

第四控制单元，用于在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第二预设阈值之间时，控制所述第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制所述第五可控开关导通；

所述第一预设阈值为正数，所述第二预设阈值为负数。

为解决上述技术问题本发明还提供了一种ANPC型逆变器的控制装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述ANPC型逆变器的控制方法的步骤。

为解决上述技术问题本发明还提供了一种ANPC型逆变器，包括上述的ANPC型逆变器的控制装置。

为解决上述技术问题本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述ANPC型逆变器的控制方法的步骤。

本发明提供了一种ANPC型逆变器的控制方法及相关组件，当ANPC型逆变器的输出电流介于第一预设阈值与第二预设阈值时表示输出电流由于受到LC滤波电路中的电感纹波的影响在过零处振荡，因此在ANPC型逆变器处于有功状态且输出电流介于零与第一预设阈值之间时，控制所述第五可控开关以第一预设开关频率导通，在输出电流介于零与第二预设阈值之间时控制所述第六可控开关以第二预设开关频率导通以保证ANPC型逆变器的正常工作。在输出电流大于第一预设阈值时控制对ANPC型逆变器正常工作无影响的第五可控开关断开，在输出电流小于第二预设阈值时控制对ANPC型逆变器正常工作无影响的第六可控开关断开，从而减小开关损耗，提高逆变效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中常用的ANPC型逆变器的拓扑结构图；

图2为本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制方法的流程图；

图3为本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制方法的相关波形图；

图4为本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制系统的结构示意图；

图5为本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制装置的结构示意图；

图6为本发明提供的一种ANPC型逆变器的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种ANPC型逆变器的控制方法及相关组件，能够减小开关损耗，提高逆变效率。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

请参照图2，图2为本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制方法的流程图，ANPC型逆变器包括第一电容、第二电容、第一可控开关直至第六可控开关及LC滤波电路，各可控开关上反并联有二极管；第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关与第四可控开关依次串联且串联后的电路与第一电容和第二电容串联后的电路并联，第一电容和第二电容连接的公共端分别与第五可控开关的输出端及第六可控开关的输入端连接，第一可控开关和第二可控开关连接的公共端与第五可控开关的输入端连接，第三可控开关和第四可控开关连接的公共端与第六可控开关的输出端连接，第二可控开关和第三可控开关连接的公共端与LC滤波电路连接；

ANPC型逆变器的控制方法包括：

S1、在确定ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且确定ANPC型逆变器的输出电流大于第一预设阈值时，控制第五可控开关断开，控制第六可控开关导通；

S2、在确定当前状态为有功状态且输出电流小于第二预设阈值时，控制第五可控开关导通，控制第六可控开关断开；

S3、在确定当前状态为有功状态且输出电流介于零与第一预设阈值之间时，控制第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制第六可控开关导通；

S4、在确定当前状态为有功状态且输出电流介于零与第二预设阈值之间时，控制第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制第五可控开关导通；

第一预设阈值为正数，第二预设阈值为负数。

现有技术中对ANPC型逆变器的控制策略会在ANPC型逆变器的输出电流为正时，控制T5和T1互补导通，但是实际上只有在输出电流过零处由于电感纹波的影响使输出电流发生振荡，为保证ANPC型逆变器的正常工作此时T5必须保持导通，其他时刻T5是否导通对ANPC型逆变器的工作是没有影响的。以输出电流为正（图1中IL所示方向为正方向）且T1关断T5导通的情况为例，此时ANPC型逆变器的电流流向为D5→T2，可见此时T5不起作用，但是由于现有技术的控制策略需要始终控制T5和T1互补导通，导致开关损耗比较大。

为解决上述技术问题，本发明在ANPC型逆变器为有功状态且输出电流介于零与第一预设阈值之间，控制第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制第六可控开关导通，具体的，若输出电流介于零与第一预设阈值之间则表示此时输出电流受到LC滤波电路带来的电感纹波的影响会在过零处振荡，导正输出电流不能始终为正，所以为保证ANPC型逆变器的正常工作，此时必须控制第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制第六可控开关导通。

在ANPC型逆变器为有功状态且输出电流介于零与第二预设阈值之间时，控制第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制第五可控开关导通，具体的，若输出电流介于零与第二预设阈值之间则表示此时输出电流受到LC滤波电路带来的电感纹波的影响会在过零处振荡，导致输出电流不能始终为负，为保证ANPC型逆变器的正常工作，此时必须控制第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制第五可控开关导通。

在除了输出电流介于零与第一预设阈值之间的情况以及输出电流介于零与第二预设阈值之间的情况时，第五可控开关与第六可控开关是否导通对ANPC型逆变器能否正常工作没有影响。

当前状态为有功状态且输出电流大于第一预设阈值的情况时，此时ANPC型逆变器的电流流向为第五二极管（反并联于第五可控开关两端的二极管）→第二可控开关，可见此时第五可控开关导通或关断对ANPC型逆变器的工作无影响，因此在本申请中此时将第五可控开关断开以减小开关损耗。

当前状态为有功状态且输出电流小于第二预设阈值的情况时，此时ANPC型逆变器的电流流向为第三可控开关→第六二极管（反并联于第六可控开关两端的二极管），可见此时第六可控开关导通或关断对ANPC型逆变器的工作无影响，因此在本申请中此时将第六可控开关断开以减小开关损耗。

此外，本申请不对LC滤波电路的具体结构做限定，例如可以是电感的一端与电容的一端连接，电感的另一端为LC滤波电路的输入端，电容的另一端接地，电感与电容连接的公共端为LC滤波电路的输出端。

此外，在本申请中不对第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关何时导通何时断开进行特别限定，只要能保证ANPC型逆变器正常工作即可。

此外，第一预设阈值与第二预设阈值的具体数值本申请也不作特别限定，只要保证输出电流在大于第一预设阈值时，即使受到LC滤波电路带来的电感纹波的影响但输出电流依然始终为正；输出电流在小于第二预设阈值时，即使受到LC滤波电路带来的电感纹波的影响但输出电流依然始终为负即可。

综上，本发明提供的ANPC型逆变器的控制方法，当ANPC型逆变器的输出电流介于第一预设阈值与第二预设阈值时表示输出电流由于受到LC滤波电路中的电感纹波的影响在过零处振荡，因此在ANPC型逆变器处于有功状态时，在输出电流介于零与第一预设阈值之间时，控制第五可控开关以第一预设开关频率导通，在输出电流介于零与第二预设阈值之间时控制第六可控开关以第二预设开关频率导通以保证ANPC型逆变器的正常工作。在输出电流大于第一预设阈值时控制对ANPC型逆变器正常工作无影响的第五可控开关断开，在输出电流小于第二预设阈值时控制对ANPC型逆变器正常工作无影响的第六可控开关断开，从而减小开关损耗，提高逆变效率。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，还包括：

在确定当前状态为无功状态且输出电流大于第一预设阈值时，控制第一可控开关断开，控制第四可控开关导通；

在确定当前状态为无功状态且输出电流小于第二预设阈值时，控制第一可控开关导通，控制第四可控开关断开；

在确定当前状态为无功状态且输出电流介于零与第一预设阈值之间时，控制第一可控开关以第一预设开关频率导通，控制第四可控开关导通；

在确定当前状态为无功状态且输出电流介于零与第二预设阈值之间时，控制第四可控开关以第二预设开关频率导通，控制第一可控开关导通。

考虑到ANPC型逆变器也会工作在无功状态，在本申请中，当前状态为无功状态时，若输出电流介于零与第一预设阈值之间则表示此时输出电流受到LC滤波电路带来的电感纹波的影响会在过零处振荡，导正输出电流不能始终为正，所以为保证ANPC型逆变器的正常工作，此时必须控制第一可控开关以第一预设开关频率导通，控制第四可控开关导通。

当前状态为无功状态时，若输出电流介于零与第二预设阈值之间之间则表示此时输出电流受到LC滤波电路带来的电感纹波的影响会在过零处振荡，导致输出电流不能始终为负，为保证ANPC型逆变器的正常工作，此时必须控制第一可控开关导通，控制第四可控开关断开。

在除了输出电流介于零与第一预设阈值之间的情况以及输出电流介于零与第二预设阈值之间的情况时，第一可控开关与第四可控开关是否导通对ANPC型逆变器能否正常工作没有影响。因此，在本申请中，在确定当前状态为无功状态且输出电流大于第一预设阈值时，控制第一可控开关断开；在确定当前状态为无功状态且输出电流小于第二预设阈值时，控制第四可控开关断开，从而进一步减小开关损耗，提高工作效率。

作为一种优选的实施例，确定ANPC型逆变器的当前状态为有功状态，包括：

确定输出电流的方向与ANPC型逆变器的输出电压的方向一致；

确定当前状态为无功状态，包括：

确定输出电流的方向与ANPC型逆变器的输出电压的方向不一致。

在本实施例中，基于ANPC型逆变器的输出电流的方向与ANPC型逆变器的输出电压的方向是否一致来判断ANPC型逆变器的当前状态为有功状态还是无功状态。当确定输出电流的方向与输出电压的方向一致时，可确定ANPC型逆变器的当前状态为有功状态；当确定输出电流的方向与ANPC型逆变器的输出电压的方向不一致时，可确定ANPC型逆变器的当前状态为无功状态。

作为一种优选的实施例，在确定ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且确定ANPC型逆变器的输出电流大于第一预设阈值时，控制第五可控开关断开，控制第六可控开关导通；

在确定当前状态为有功状态且输出电流小于第二预设阈值时，控制第五可控开关导通，控制第六可控开关断开；

在确定当前状态为有功状态且输出电流介于零与第一预设阈值之间时，控制第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制第六可控开关导通；

在确定当前状态为有功状态且输出电流介于零与第二预设阈值之间时，控制第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制第五可控开关导通，包括：

通过采样装置获取输出电流、ANPC型逆变器的输出电压及ANPC型逆变器的母线电压；

基于输出电流、输出电压和母线电压生成使能信号；其中，使能信号在输出电流介于第一预设阈值与第二预设阈值时为高电平，在输出电流大于第一预设阈值和输出电流小于第二预设阈值时为低电平；

基于输出电流、输出电压和母线电压生成第一控制子信号和第二控制子信号；其中，在输出电流为正时第一控制子信号的频率为第一预设开关频率，在输出电流为负时第一控制子信号为高电平；在输出电流为负时第二控制子信号的频率为第二预设开关频率，在输出电流为正时第二控制子信号为高电平；

将第一控制子信号和使能信号相与得到第一控制信号，第一控制信号用于控制第五可控开关导通或关断；其中，第五可控开关在第五可控开关的控制端为高电平时导通，在第五可控开关的控制端为低电平时关断；

将第二控制子信号和使能信号相与得到第二控制信号，第二控制信号用于控制第六可控开关导通或关断；其中，第六可控开关在第六可控开关的控制端为高电平时导通，在第六可控开关的控制端为低电平时关断。

在本实施例中，首先通过采样装置获取输出电流、输出电压及母线电压以便生成使能信号、第一控制子信号和第二控制子信号，其中，采样装置可以为ADC采样器，本申请对此不作特别限定。

使能信号在在输出电流介于第一预设阈值与第二预设阈值时为高电平，在输出电流大于第一预设阈值和输出电流小于第二预设阈值时为低电平。在本实施例中，第一控制子信号与现有技术中对第五可控开关T5的控制波形一致，也即，在输出电流为正时第一控制子信号的频率为第一预设开关频率，在输出电流为负时第一控制子信号为高电平。因此，将使能信号与第一控制子信号相与后得到的第一控制信号的频率在输出电流介于零与第一预设阈值之间时为第一控制子信号的频率即第一预设开关频率，从而使得第五可控开关在输出电流介于零与第一预设阈值之间时以第一预设开关频率导通。将使能信号与第一控制子信号相与后得到的第一控制信号在输出电流大于第一预设阈值时始终为低电平，从而使得第五可控开关在输出电流大于第一预设阈值时断开。将使能信号与第一控制子信号相与后的第一控制信号在输出电流为负时始终为低电平，进而使得第五可控开关在输出电流小于第二预设阈值及输出电流介于零与第二预设阈值之间时均导通。

在本实施例中，第二控制子信号与现有技术中对第六可控开关T6的控制波形一致，也即，在输出电流为负时第二控制子信号的频率为第二预设开关频率，在输出电流为正时第二控制子信号为高电平。将使能信号与第二控制子信号相与得到的第二控制信号在输出电流为正时始终为高电平，使得第六可控开关在输出电流大于第一预设阈值以及输出电流介于零与第一预设阈值之间时均导通。在输出电流介于零与第二预设阈值之间时，第二控制信号的频率为第二控制子信号的频率也即第二预设开关频率，从而使得第六可控开关在输出电流介于零与第二预设阈值之间时以第二预设开关频率导通。第二控制信号在输出电流小于第二预设阈值时始终为低电平，使得第六可控开关在输出电流小于第二预设阈值时时钟断开。

请参照图3，图3为本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制方法的相关波形图，图3中的IL为输出电流，图3中的EN为使能信号，图3中的T5为第一控制信号，图3中的T6为第二控制信号。

综上，通过使能信号和第一控制子信号相与得到第一控制信号，实现对第五可控开关的控制；通过使能信号和第二控制子信号相与得到第二控制信号，实现对第六可控开关的控制，减小开关损耗，提高逆变效率。

作为一种优选的实施例，还包括：

在确定ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且输出电流为正时，控制第一可控开关以第三预设开关频率导通，第二可控开关导通，第三可控开关和第四可控开关断开；

在确定ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且输出电流为负时，控制第一可控开关和第二可控开关断开，第三可控开关导通，第四可控开关以第四预设开关频率导通。

请参照图3，图3为本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制方法的相关波形图，图3中T1为控制第一可控开关的控制信号的波形图，T2为控制第二可控开关的控制信号的波形图，T3为控制第三可控开关的控制信号的波形图，T4为控制第四可控开关的控制信号的波形图。

在本实施例中，在ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且输出电流为正时控制第一可控开关以第三预设频率导通，例如，第三预设开关频率可以与第一预设开关频率相同，以便在输出电流介于零与第一预设阈值之间时控制第一可控开关和第五可控开关互补导通。

在确定ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且输出电流为负时控制第四可控开关以第四预设开关频率导通，例如，第四预设开关频率可以与第二预设开关频率相同，以便在输出电流介于零与第二预设阈值之间时控制第四可控开关和第六可控开关互补导通。

综上，本实施例进一步保证了ANPC型逆变器的稳定工作，并且此时ANPC型逆变器的开关损耗较小，逆变效率较高。

作为一种优选的实施例，确定输出电流大于第一预设阈值，包括：

确定输出电流大于第一预设阈值，包括：

通过采样装置获取输出电流、ANPC型逆变器的输出电压及ANPC型逆变器的母线电压；

基于输出电压、输出电流及母线电压确定ANPC型逆变器的电感纹波值；

基于电感纹波值和输出电流确定输出电流的波动范围；

在输出电流的波动范围中的最小值大于第一预设阈值时，确定输出电流大于第一预设阈值；

确定输出电流小于第二预设阈值，包括：

通过采样装置获取输出电流、输出电压及母线电压；

基于输出电压、输出电流及母线电压确定ANPC型逆变器的电感纹波值；

基于电感纹波值和输出电流确定输出电流的波动范围；

在输出电流的波动范围中的最大值小于第二预设阈值时，确定输出电流小于第二预设阈值。

在本实施例中，为确定输出电流大于第一预设阈值，首先通过采样装置获取输出电流、输出电压和母线电压以便计算电感纹波值，其中，采样装置可以为ADC采样器，本申请对此不作特别限定。

电感纹波值的计算公式为：

，其中，

为电感纹波值，

为母线电压，

为系数，

为输出电压，

为占空比，

为开关频率，

为电感量函数。例如，输出电流有效值为10A，电感纹波值为10A，那么输出电流的波动范围为5A至15A，假设第一预设阈值为1A，可知此时输出电流始终大于第一预设阈值，则确定输出电流大于第一预设阈值；假设第一预设阈值为6A，可知输出电流受到电感纹波的影响有时会小于6A，因此不能判定此时输出电流大于第一预设阈值。

确定输出电流小于第二预设阈值的过程中计算电感纹波值和输出电流的波动范围的过程与上述确定输出电流大于第一预设阈值的过程一致，在此不再重复描述。例如，输出电流有效值为3A，电感纹波值为10A，那么输出电流的波动范围为-2A至8A，假设第二预设阈值为-1A，可知此时输出电流不是始终小于第二预设阈值，不能确定输出电流小于第二预设阈值。

综上，通过本实施例中确定输出电流大于第一预设阈值和确定输出电流小于第二预设阈值的方法能够进一步保证控制ANPC型逆变器的控制策略能够减小开关损耗。

请参照图4，图4为本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制系统的结构示意图，ANPC型逆变器包括第一电容、第二电容、第一可控开关直至第六可控开关及LC滤波电路，各可控开关上反并联有二极管；第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关与第四可控开关依次串联且串联后的电路与第一电容和第二电容串联后的电路并联，第一电容和第二电容连接的公共端分别与第五可控开关的输出端及第六可控开关的输入端连接，第一可控开关和第二可控开关连接的公共端与第五可控开关的输入端连接，第三可控开关和第四可控开关连接的公共端与第六可控开关的输出端连接，第二可控开关和第三可控开关连接的公共端与LC滤波电路连接；

该ANPC型逆变器的控制系统包括：

第一控制单元11，用于在确定ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且确定ANPC型逆变器的输出电流大于第一预设阈值时，控制第五可控开关断开，控制第六可控开关导通；

第二控制单元12，用于在确定当前状态为有功状态且输出电流小于第二预设阈值时，控制第五可控开关导通，控制第六可控开关断开；

第三控制单元13，用于在确定当前状态为有功状态且输出电流介于零与第一预设阈值之间时，控制第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制第六可控开关导通；

第四控制单元14，用于在确定当前状态为有功状态且输出电流介于零与第二预设阈值之间时，控制第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制第五可控开关导通；

第一预设阈值为正数，第二预设阈值为负数。

对于本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制系统的相关介绍请参照上述ANPC型逆变器的控制方法的实施例，在此不再赘述。

请参照图5，图5为本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制装置的结构示意图，该ANPC型逆变器的控制装置包括：

存储器21，用于存储计算机程序；

处理器22，用于执行计算机程序时实现上述ANPC型逆变器的控制方法的步骤。

对于本发明提供的一种ANPC型逆变器的控制装置的相关介绍请参照上述ANPC型逆变器的控制方法的实施例，在此不再赘述。

本发明还提供了一种ANPC型逆变器，包括上述的ANPC型逆变器的控制装置。

请参照图6，图6为本发明提供的一种ANPC型逆变器的结构示意图，例如，母线电路部分为ANPC型逆变器中的第一电容和第二电容，ANPC三电平逆变部分为第一可控开关直至第六可控开关以及与各可控开关反并联的二极管，输出滤波部分为LC滤波电路，ADC采样部分为ANPC型逆变器的控制装置中用于采集输出电流、输出电压和母线电压的装置，控制部分包括常规ePWM生成部分、使能信号EN计算部分和逻辑处理部分，其中，常规ePWM生成部分、使能信号EN计算部分和逻辑处理部分可以为处理器。例如常规ePWM生成部分用于生成第一控制子信号和第二控制子信号，使能信号EN计算部分用于生成使能信号，逻辑处理部分用于基于第一控制子信号和使能信号生成第一控制信号，基于第二控制子信号和使能信号生成第二控制信号。

对于本发明提供的一种ANPC型逆变器的相关介绍请参照上述ANPC型逆变器的控制方法的实施例，在此不再赘述。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述ANPC型逆变器的控制方法的步骤。

对于本发明提供的一种计算机可读存储介质的相关介绍请参照上述ANPC型逆变器的控制方法的实施例，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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，在其他实施例中实现。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型逆变器的控制方法，其特征在于，所述ANPC型逆变器包括第一电容、第二电容、第一可控开关直至第六可控开关及LC滤波电路，各可控开关上反并联有二极管；所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关与第四可控开关依次串联且串联后的电路与所述第一电容和所述第二电容串联后的电路并联，所述第一电容和所述第二电容连接的公共端分别与第五可控开关的输出端及所述第六可控开关的输入端连接，所述第一可控开关和所述第二可控开关连接的公共端与所述第五可控开关的输入端连接，所述第三可控开关和所述第四可控开关连接的公共端与所述第六可控开关的输出端连接，所述第二可控开关和所述第三可控开关连接的公共端与所述LC滤波电路连接；所述ANPC型逆变器的控制方法包括：

在确定所述ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且确定所述ANPC型逆变器的输出电流大于第一预设阈值时，控制所述第五可控开关断开，控制所述第六可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流小于第二预设阈值时，控制所述第五可控开关导通，控制所述第六可控开关断开；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第一预设阈值之间时，控制所述第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制所述第六可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第二预设阈值之间时，控制所述第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制所述第五可控开关导通；

所述第一预设阈值为正数，所述第二预设阈值为负数。

2.如权利要求1所述的ANPC型逆变器控制方法，其特征在于，还包括：

在确定所述当前状态为无功状态且所述输出电流大于所述第一预设阈值时，控制所述第一可控开关断开，控制所述第四可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述无功状态且所述输出电流小于所述第二预设阈值时，控制所述第一可控开关导通，控制所述第四可控开关断开；

在确定所述当前状态为所述无功状态且所述输出电流介于零与所述第一预设阈值之间时，控制所述第一可控开关以所述第一预设开关频率导通，控制所述第四可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述无功状态且所述输出电流介于零与所述第二预设阈值之间时，控制所述第四可控开关以所述第二预设开关频率导通，控制所述第一可控开关导通。

3.如权利要求2所述的ANPC型逆变器控制方法，其特征在于，确定所述ANPC型逆变器的当前状态为有功状态，包括：

确定所述输出电流的方向与所述ANPC型逆变器的输出电压的方向一致；

确定所述当前状态为无功状态，包括：

确定所述输出电流的方向与所述ANPC型逆变器的输出电压的方向不一致。

4.如权利要求1所述的ANPC型逆变器控制方法，其特征在于，在确定所述ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且确定所述ANPC型逆变器的输出电流大于第一预设阈值时，控制所述第五可控开关断开，控制所述第六可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流小于第二预设阈值时，控制所述第五可控开关导通，控制所述第六可控开关断开；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第一预设阈值之间时，控制所述第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制所述第六可控开关导通；

在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第二预设阈值之间时，控制所述第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制所述第五可控开关导通，包括：

通过采样装置获取所述输出电流、所述ANPC型逆变器的输出电压及所述ANPC型逆变器的母线电压；

基于所述输出电流、所述输出电压和所述母线电压生成使能信号；其中，所述使能信号在所述输出电流介于所述第一预设阈值与所述第二预设阈值时为高电平，在所述输出电流大于所述第一预设阈值和所述输出电流小于所述第二预设阈值时为低电平；

基于所述输出电流、所述输出电压和所述母线电压生成第一控制子信号和第二控制子信号；其中，在所述输出电流为正时所述第一控制子信号的频率为所述第一预设开关频率，在所述输出电流为负时所述第一控制子信号为高电平；在所述输出电流为负时所述第二控制子信号的频率为所述第二预设开关频率，在所述输出电流为正时所述第二控制子信号为高电平；

将所述第一控制子信号和所述使能信号相与得到第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述第五可控开关导通或关断；其中，所述第五可控开关在所述第五可控开关的控制端为高电平时导通，在所述第五可控开关的控制端为低电平时关断；

将所述第二控制子信号和所述使能信号相与得到第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述第六可控开关导通或关断；其中，所述第六可控开关在所述第六可控开关的控制端为高电平时导通，在所述第六可控开关的控制端为低电平时关断。

5.如权利要求1所述的ANPC型逆变器控制方法，其特征在于，还包括：

在确定所述ANPC型逆变器的当前状态为所述有功状态且所述输出电流为正时，控制所述第一可控开关以第三预设开关频率导通，所述第二可控开关导通，所述第三可控开关和所述第四可控开关断开；

在确定所述ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且所述输出电流为负时，控制所述第一可控开关和所述第二可控开关断开，所述第三可控开关导通，所述第四可控开关以第四预设开关频率导通。

6.如权利要求1至5任一项所述的ANPC型逆变器控制方法，其特征在于，确定所述输出电流大于所述第一预设阈值，包括：

通过采样装置获取所述输出电流、所述ANPC型逆变器的输出电压及所述ANPC型逆变器的母线电压；

基于所述输出电压、所述输出电流及所述母线电压确定所述ANPC型逆变器的电感纹波值；

基于所述电感纹波值和所述输出电流确定所述输出电流的波动范围；

在所述输出电流的波动范围中的最小值大于所述第一预设阈值时，确定所述输出电流大于所述第一预设阈值；

确定所述输出电流小于所述第二预设阈值，包括：

通过所述采样装置获取所述输出电流、所述输出电压及所述母线电压；

基于所述输出电压、所述输出电流及所述母线电压确定所述ANPC型逆变器的电感纹波值；

基于所述电感纹波值和所述输出电流确定所述输出电流的波动范围；

在所述输出电流的波动范围中的最大值小于所述第二预设阈值时，确定所述输出电流小于所述第二预设阈值。

7.一种ANPC型逆变器的控制系统，其特征在于，所述ANPC型逆变器包括第一电容、第二电容、第一可控开关直至第六可控开关及LC滤波电路，各可控开关上反并联有二极管；所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关与第四可控开关依次串联且串联后的电路与所述第一电容和所述第二电容串联后的电路并联，所述第一电容和所述第二电容连接的公共端分别与第五可控开关的输出端及所述第六可控开关的输入端连接，所述第一可控开关和所述第二可控开关连接的公共端与所述第五可控开关的输入端连接，所述第三可控开关和所述第四可控开关连接的公共端与所述第六可控开关的输出端连接，所述第二可控开关和所述第三可控开关连接的公共端与所述LC滤波电路连接；

所述ANPC型逆变器的控制系统包括：

第一控制单元，用于在确定所述ANPC型逆变器的当前状态为有功状态且确定所述ANPC型逆变器的输出电流大于第一预设阈值时，控制所述第五可控开关断开，控制所述第六可控开关导通；

第二控制单元，用于在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流小于第二预设阈值时，控制所述第五可控开关导通，控制所述第六可控开关断开；

第三控制单元，用于在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第一预设阈值之间时，控制所述第五可控开关以第一预设开关频率导通，控制所述第六可控开关导通；

第四控制单元，用于在确定所述当前状态为所述有功状态且所述输出电流介于零与所述第二预设阈值之间时，控制所述第六可控开关以第二预设开关频率导通，控制所述第五可控开关导通；

所述第一预设阈值为正数，所述第二预设阈值为负数。

8.一种ANPC型逆变器的控制装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述ANPC型逆变器的控制方法的步骤。

9.一种ANPC型逆变器，其特征在于，包括如权利要求8所述的ANPC型逆变器的控制装置。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述ANPC型逆变器的控制方法的步骤。

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