一种T型三电平逆变器及控制方法与流程

一种t型三电平逆变器及控制方法
技术领域
1.本发明属于光伏逆变器技术领域，具体涉及一种t型三电平逆变器及控制方法。


背景技术：

2.t型三电平逆变器因其拓扑结构简单、开关管数量少、开关管无严格驱动时序要求且应用可靠，因而大量应用在光伏系统中。但其竖管由于需要承受总母线电压，竖管的工作耐压一般需要为横管的两倍左右，例如，直流1100v光伏系统中竖管一般采用1200v的开关管。开关管耐压越高，开关损耗特性相比同等电流规格但耐压越低的开关管性能越差。在t型三电平拓扑中，为了满足电压应力要求，一般通过调节驱动电阻以降低其关断速度来实现，但这样带来的缺点是关断损耗变大。且光伏系统中竖管的工作导通占空比大，开关动作时承受开关电流较大，因而总体损耗大。横管基本上仅二极管导通，pf＝1时绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)基本上不承受开关损耗，仅二极管存在开关损耗，关断速度慢对整体损耗影响并不明显，现有的部分t型三电平逆变器并未充分利用横管igbt的开关性能。因此，在满足器件电压应力范围的前提下最大化提升竖管开关速度并降低竖管开关损耗是本领域人员追求的目标。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种改进的t型三电平逆变器及控制方法。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种t型三电平逆变器，包括逆变电路，所述逆变电路具有用于接入直流电的正极输入端子和负极输入端子以及输出端子，所述逆变电路包括：
6.至少一个竖桥和至少一个横桥，所述竖桥的一端连接至所述正极输入端子，所述竖桥的另一端连接至所述负极输入端子；所述横桥的一端连接至所述正极输入端子和所述负极输入端子之间的中性点，所述横桥的另一端连接至所述输出端子；所述竖桥和所述横桥的连接点连接至所述输出端子；
7.所述竖桥包括串联的至少两个开关模块，所述横桥包括串联的至少两个开关模块，每一个所述开关模块包括相互并联的二极管和功率开关；
8.所述t型三电平逆变器还包括逆变保护装置，所述逆变保护装置包括：
9.第一关断驱动模块，其和所述竖桥上的每一个所述开关模块的功率开关的控制端电性连接；
10.第二关断驱动模块，其和所述横桥上的每一个所述开关模块的功率开关的控制端电性连接；
11.所述第一关断驱动模块的关断速度配置为大于所述第二关断驱动模块的关断速度；
12.驱动延迟模块，其用于延长所述横桥上的每一个所述开关模块的关断时间，所述
驱动延迟模块和所述第二关断驱动模块串联；
13.控制器，其分别和所述驱动延迟模块及所述第一关断驱动模块电性连接。
14.优选地，所述驱动延迟模块包括rc滤波电路或fpga器件。
15.优选地，所述第一关断驱动模块包括第一关断驱动电阻，所述第二关断驱动模块包括第二关断驱动电阻，所述第一关断驱动电阻的阻值小于所述第二关断驱动电阻的阻值。
16.优选地，所述功率开关为绝缘栅双极型晶体管或mos管。
17.优选地，所述竖桥包括第一开关模块和第二开关模块；所述横桥包括第三开关模块和第四开关模块；
18.所述第一开关模块的一端连接至所述正极输入端子，所述第一开关模块的另一端连接至所述输出端子；
19.所述第二开关模块的一端连接至所述负极输入端子，所述第二开关模块的另一端连接至所述输出端子；
20.所述第三开关模块的一端连接至所述中性点，所述第三开关模块的另一端和所述第四开关模块电连接，所述第四开关模块的另一端连接至所述输出端子。
21.进一步地，所述第一开关模块包括第一功率开关和第一二极管；所述第二开关模块包括第二功率开关和第二二极管；
22.所述第一功率开关的控制端和所述第二功率开关的控制端与所述第一关断驱动模块电性连接；
23.所述第一二极管的阴极连接至所述正极输入端子，所述第二二极管的阳极连接至所述负极输入端子；
24.所述第三开关模块包括第三功率开关和第三二极管；所述第四开关模块包括第四功率开关和第四二极管；
25.所述第三功率开关的控制端和所述第四功率开关的控制端与所述第二关断驱动模块电性连接；
26.所述第三二极管的阴极连接至所述中性点，所述第四二极管的阴极连接至所述输出端子。
27.更进一步地，所述第一功率开关的门极和所述第二功率开关的门极与所述第一关断驱动模块电性连接；所述第一功率开关的集电极连接至所述正极输入端子，所述第一功率开关的发射极连接至所述输出端子；所述第二功率开关的集电极连接至所述输出端子，所述第二功率开关的发射极连接至所述负极输入端子；所述第三功率开关的门极和所述第四功率开关的门极与所述第二关断驱动模块电性连接；所述第三功率开关的集电极连接至所述中性点，所述第三功率开关的发射极连接至所述第四开关模块；所述第四功率开关的集电极连接至所述输出端子，所述第四功率开关的发射极连接至所述第三开关模块。
28.更进一步地，所述第一开关模块和第一杂散电感串接，所述第一杂散电感的一端连接至所述正极输入端子，所述第一杂散电感的另一端连接至所述第一功率开关和所述第一二极管的连接点；
29.所述第二开关模块和第二杂散电感串接，所述第二杂散电感的一端连接至所述输出端子，所述第二杂散电感的另一端连接至所述第二功率开关和所述第二二极管的连接
点；
30.所述第三开关模块和第三杂散电感串接，所述第三杂散电感的一端连接至所述中性点，所述第三杂散电感的另一端连接至所述第三功率开关和所述第三二极管的连接点；
31.所述第四开关模块和第四杂散电感串接，所述第四杂散电感的一端连接至所述输出端子，所述第四杂散电感的另一端连接至所述第四功率开关和所述第四二极管的连接点；
32.所述第一杂散电感、所述第二杂散电感、所述第三杂散电感和所述第四杂散电感的电感值不相同。
33.优选地，所述逆变电路还包括第一分压电容和第二分压电容，所述第一分压电容的一端连接至所述正极输入端子，所述第一分压电容的另一端连接至所述中性点；所述第二分压电容的一端连接至所述负极输入端子，所述第二分压电容的另一端连接至所述中性点。
34.一种如上所述的t型三电平逆变器的控制方法，所述逆变器具有第一工作模式和第二工作模式，所述逆变器处于所述第一工作模式时，所述逆变器处于关机或异常故障状态，所述控制方法包括：
35.s1、所述控制器判断所述逆变器处于第一工作模式还是第二工作模式，若所述逆变器处于所述第一工作模式，则跳转至步骤s2；若所述逆变器处于所述第二工作模式，则跳转至步骤s17；
36.s2、所述控制器判断所述逆变电路中的调制波是否处于正半周，若是，则跳转至步骤s3；若否，则跳转至步骤s10；
37.s3、所述控制器判断所述逆变电路中的电流流向，若电流从所述输出端子流向负载，则跳转至步骤s4；若电流从所述负载流向所述输出端子，则跳转至步骤s7；
38.s4、所述控制器判断封波时刻前功率开关的开合状态，若第一功率开关和第二功率开关断开，第三功率开关和第四功率开关闭合，则跳转至步骤s5；若所述第二功率开关和所述第四功率开关断开，所述第一功率开关和所述第三功率开关闭合，则跳转至步骤s6；
39.s5、所述控制器控制第三功率开关和所述第四功率开关断开；
40.s6、所述控制器控制所述第一功率开关断开，驱动延迟模块运行结束后，所述控制器控制所述第三功率开关断开；
41.s7、所述控制器判断封波时刻前功率开关的开合状态，若所述第一功率开关和所述第二功率开关断开，所述第三功率开关和所述第四功率开关闭合，则跳转至步骤s8；若所述第二功率开关和所述第四功率开关断开，所述第一功率开关和所述第三功率开关闭合，则跳转至步骤s9；
42.s8、所述控制器控制第三功率开关和所述第四功率开关断开；
43.s9、所述控制器控制所述第一功率开关断开，所述驱动延迟模块运行结束后，所述控制器控制所述第三功率开关断开；
44.s10、所述控制器判断所述逆变电路中的电流流向，若电流从所述输出端子流向所述负载，则跳转至步骤s11；若电流从所述负载流向所述输出端子，则跳转至步骤s14；
45.s11、所述控制器判断封波时刻前功率开关的开合状态，若所述第一功率开关和所述第二功率开关断开，所述第三功率开关和所述第四功率开关闭合，则跳转至步骤s12；若
所述第一功率开关和所述第三功率开关断开，所述第二功率开关和所述第四功率开关闭合，则跳转至步骤s13；
46.s12、所述控制器控制所述第三功率开关和所述第四功率开关断开；
47.s13、所述控制器控制所述第二功率开关断开，所述驱动延迟模块运行结束后，所述控制器控制所述第四功率开关断开；
48.s14、所述控制器判断封波时刻前功率开关的开合状态，若所述第一功率开关和所述第二功率开关断开，所述第三功率开关和所述第四功率开关闭合，则跳转至步骤s15；若所述第一功率开关和所述第三功率开关断开，所述第二功率开关和所述第四功率开关闭合，则跳转至步骤s16；
49.s15、所述控制器控制所述第三功率开关和所述第四功率开关断开；
50.s16、所述控制器控制所述第二功率开关断开，驱动延迟模块运行结束后，所述控制器控制所述第四功率开关断开；
51.s17、执行第二工作模式下的控制策略。
52.优选地，所述第二工作模式下的控制策略包括：
53.s171、所述控制器判断所述逆变电路中的调制波是否处于正半周，若是，则跳转至步骤s172；若否，则跳转至步骤s173；
54.s172、所述控制器控制所述第三功率开关闭合，所述第一功率开关和所述第四功率开关中的一个断开，另一个闭合；
55.s173、所述控制器控制所述第四功率开关闭合，所述第二功率开关或所述第三功率开关中的一个断开，另一个闭合。
56.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
57.本发明中的t型三电平逆变器，通过设置逆变保护装置，第一关断驱动模块调节竖桥上各开关模块的关断，第二关断驱动模块调节横桥上各开关模块的关断，且第一关断驱动模块的关断速度大于第二关断驱动模块的关断速度，无论逆变器处于第一工作模式(逆变器处于关机或异常故障状态)还是第二工作模式(逆变器处于正常工作状态，无异常故障)，竖管均配置为关断速度较快，降低了竖管的关断损耗，且横管上的各开关模块在连接第二关断驱动模块的同时串接驱动延迟模块，横管上的瞬时电流较小，使得横管关断时产生的换流在竖管上产生的电压应力较小，实现了在满足器件电压应力范围的前提下最大化提升竖管开关速度并降低竖管开关损耗，降低了器件使用成本。
附图说明
58.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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。
59.图1为本发明实施例中t型三电平逆变器的逆变电路的拓扑图；
60.图2为本发明实施例中t型三电平逆变器处于第一工作模式的控制方法流程图；
61.图3为本发明实施例中t型三电平逆变器处于第二工作模式的控制方法流程图；
62.其中，01、逆变保护装置；02、逆变电路；11、正极输入端子；12、负极输入端子；21、输出端子；22、桥臂输出电感；31、第一分压电容；32、第二分压电容；4、竖桥；41、第一开关模
块；411、第一功率开关；412、第一二极管；413、第一杂感电感；42、第二开关模块；421、第二功率开关；422、第二二极管；423、第二杂感电感；5、横桥；51、第三开关模块；511、第三功率开关；512、第三二极管；513、第三杂感电感；52、第四开关模块；521、第四功率开关；522、第四二极管；523、第四杂感电感；6、中性点；7、第一关断驱动模块；8、第二关断驱动模块；9、控制器；10、驱动延迟模块。
具体实施方式
63.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
64.如图1所述，本实施例中的t型三电平逆变器包括逆变电路02，逆变电路02具有用于接入直流电的正极输入端子11、负极输入端子12、输出端子21、竖桥4和横桥5。竖桥4的一端连接至正极输入端子11，竖桥4的另一端连接至负极输入端子12。横桥5的一端连接至正极输入端子11和负极输入端子12之间的中性点6，横桥5的另一端连接至输出端子21。本实施例中，竖桥4和横桥5的连接点通过电力输出线连接至输出端子21。正极输入端子11和负极输入端子12分别和前端的光伏板或者boost电路连接，输出端子21连接后端的负载。
65.本实施例中的竖桥4包括串联的两个开关模块，横桥包括串联的两个开关模块，每一个开关模块包括相互并联的二极管和功率开关。功率开关为绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)或mos管。
66.t型三电平逆变器还包括逆变保护装置01，逆变保护装置01包括第一关断驱动模块7、第二关断驱动模块8、控制器9和驱动延迟模块10。其中，第一关断驱动模块7和竖桥4上的每一个开关模块的功率开关的控制端电性连接，第二关断驱动模块8和横桥5上的每一个开关模块的功率开关的控制端电性连接。第一关断驱动模块7的关断速度配置为大于第二关断驱动8的关断速度。具体的，第一关断驱动模块7包括第一关断驱动电阻，第二驱动模块8包括第二关断驱动电阻，第一关断驱动电阻的阻值小于第二关断驱动电阻的阻值。在其它一些实施例中，第一关断驱动模块7和第二驱动模块8也可以包括门级并联电容，具体此处不做限定。
67.控制器9分别和驱动延迟模块10和第一关断驱动模块7电性连接。本实施例中的控制器9为多种脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)控制器，在其它一些实施例中也可以为微控制单元(microcontroller unit，mcu)控制器，具体此处不做限定。
68.驱动延迟模块10设置在控制器9和第一关断驱动模块7之间，驱动延迟模块10用于延长横桥5上每一个开关模块的关断时间。本实施例中驱动延迟模块10优选为rc滤波电路，也可以为现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)，驱动延迟模块10的延迟时间需远低于死区时间，避免对死区产生较大影响导致死区时间不足。延迟时间的设置满足电压应力目标需求即可，一般在百纳秒级别左右。需要说明的是，若驱动延迟模块10选用rc滤波电路，则无论逆变器处于正常工作模式还是关机、异常故障状态，驱动延迟模块10始终处于工作状态；若驱动延迟模块10选用fpga实现，则只有当逆变器处于关机或异常故障状态时驱动延迟模块10才处于工作状态。
69.竖桥4包括第一开关模块41和第二开关模块42。第一开关模块41的一端连接至正极输入端子11，第一开关模块41的另一端连接至输出端子21。第二开关模块42的一端连接至负极输入端子12，第二开关模块42的另一端连接至输出端子21。横桥5包括第三开关模块51和第四开关模块52。第三开关模块51的一端连接至中性点6，第三开关模块51的另一端和第四开关模块52电连接，第四开关模块52的另一端连接至输出端子21。
70.第一开关模块41包括第一功率开关411和第一二极管412。第二开关模块42包括第二功率开关421和第二二极管422。第一功率开关411的控制端(门极)和第二功率开关421的控制端与第一关断驱动模块7电性连接。第一二极管412的阴极连接至正极输入端子11，第一二极管412的阳极连接至中性点6。第一功率开关411的集电极连接正极输入端子11，第一功率开关411的发射极连接输出端子21。第二二极管422的阳极连接至负极输入端子12，第二二极管422的阴极连接至中性点6。第二功率开关421的发射极连接负极输入端子12，第二功率开关421的集电极连接输出端子21。
71.第三开关模块51包括第三功率开关511和第三二极管512。第四开关模块52包括第四功率开关521和第四二极管522。第三功率开关511的控制端和第四功率开关521的控制端与第二关断驱动模块8电性连接。第三二极管512的阴极连接至中性点6，第三二极管512的阳极连接第四开关模块52。第三功率开关511的集电极连接中性点6，第三功率开关的发射极连接第四开关模块52。第四二极管522的阴极连接至输出端子21，第四二极管522的阳极连接第三开关模块51。第四功率开关512的集电极连接输出端子21，第四功率开关512的发射极连接第三开关模块51。
72.第一开关模块41还和第一杂散电感413串接，第一杂散电感413的一端连接至正极输入端子11，第一杂散电感413的另一端连接至第一功率开关411和第一二极管412的连接点。第二开关模块42还和第二杂散电感423串接，第二杂散电感423的一端连接至输出端子21，第二杂散电感423的另一端连接至第二功率开关421和第二二极管422的连接点。第三开关模块51还和第三杂散电感513串接，第三杂散电感513的一端连接至中性点6，第三杂散电感513的另一端连接至第三功率开关511和第三二极管512的连接点。第四开关模块52还和第四杂散电感523串接，第四杂散电感523的一端连接至输出端子21，第四杂散电感523的另一端连接至第四功率开关521和第四二极管522的连接点。其中，第一杂散电感413、第二杂散电感423、第三杂散电感513和第四杂散电感523的电感值不相同。电力输出线上还设有桥臂输出电感22。需要说明的是，第一杂散电感413、第二杂散电感423、第三杂散电感513和第四杂散电感523是附加在导体上的寄生电感，实际应用中各个杂散电感集成在各个开关模块上。
73.本实施例中的t型三电平逆变器的逆变电路02还包括第一分压电容31和第二分压电容32。第一分压电容31的一端连接至正极输入端子11，第一分压电容31的另一端连接至中性点6。第二分压电容32的一端连接至负极输入端子12，第二分压电容32的另一端连接至中性点6。
74.本实施例还公开了一种t型三电平逆变器的控制方法，逆变器具有第一工作模式(逆变器处于关机或异常故障状态)和第二工作模式(逆变器处于正常工作状态，无异常故障)，若逆变器处于第一工作模式，各个开关模块全部封波时(第二工作模式向第一工作模式切换的瞬间)，当调制波为正半周(第三功率开关511闭合，第二功率开关421断开)，电流
为正电流(从输出端子21流向负载)时，若封波时刻前(处于第二工作模式时)第四功率开关521闭合，第一功率开关411断开，则封波时刻后(处于第一工作模式时)第三功率开关511和第四功率开关521断开，电流换流路径到第二开关模块42上的第二二极管422，第一开关模块41承受总母线电压和第二开关模块42上的(di/dt)*lρ，其中di/dt为瞬时电流，lρ为杂散电感的电感值。因为第三开关模块51和第四开关模块52的关断速度配置为慢速关断，降低了顺时电流di/dt，(di/dt)*lρ较小，第一开关模块41上的总电压应力较小。若封波时刻前第四功率开关521断开，第一功率开关411闭合，由于第三开关模块51连接驱动延迟模块10，因此第一功率开关411先断开，电流先换流经过第三功率开关511和第四二极管522，半母线电压下换流的总电压应力较小。待驱动延迟模块10延迟结束时(一般约为几百纳秒)，第三功率开关511断开，由于慢速关断，瞬时电流较小，总的电压应力较小。
75.当调制波为正半周(第三功率开关511闭合，第二功率开关421断开)，电流为负电流(从负载流向输出端子21)时，若封波时刻前第四功率开关521闭合，第一功率开关411断开，则封波时刻后第三功率开关511和第四功率开关521断开，电流换流路径到第一开关模块41的第一二极管412，第二开关模块42承受总母线电压和第一开关模块41上的(di/dt)*lρ。因为第三开关模块51和第四开关模块52的关断速度配置为慢速关断，降低了顺时电流di/dt，(di/dt)*lρ较小，第二开关模块42上的总电压应力较小。若封波时刻前第四功率开关521断开，第一功率开关411闭合，封波时刻后第一功率开关411断开以及延后的第三功率开关511的断开均不产生换流动作，无任何多余的电压应力产生。
76.当调制波为负半周(第四功率开关521闭合，第一功率开关411断开)，电流为正电流(从输出端子21流向负载)时，若封波时刻前第三功率开关511闭合，第二功率开关421断开，则封波时刻后第三功率开关511和第四功率开关521断开，电流换流路径到第二开关模块42的第二二极管422，第一开关模块41承受总母线电压和第二开关模块42上的(di/dt)*lρ。因为第三开关模块51和第四开关模块52的关断速度配置为慢速关断，降低了顺时电流di/dt，(di/dt)*lρ较小，第一开关模块41上的总电压应力较小。若封波时刻前第三功率开关511断开，第二功率开关421闭合，封波时刻后第二功率开关421断开以及延后的第四功率开关521的断开均不产生换流动作，无任何多余的电压应力
△
vce(即(di/dt)*lρ)产生。
77.当调制波为负半周(第四功率开关521闭合，第一功率开关411断开)，电流为负电流(从负载流向输出端子21)时，若封波时刻前第三功率开关511闭合，第二功率开关421断开，则封波时刻后第三功率开关511和第四功率开关521断开，电流换流路径到第一开关模块41上的第一二极管412，第二开关模块42承受总母线电压和第一开关模块41上的(di/dt)*lρ。因为第三开关模块51和第四开关模块52的关断速度配置为慢速关断，降低了顺时电流di/dt，(di/dt)*lρ较小，第二开关模块42上的总电压应力较小。若封波时刻前第三功率开关511断开，第二功率开关421闭合，由于第四开关模块52连接驱动延迟模块10，因此第二功率开关421先断开，电流先换流经过第四功率开关521和第三二极管512，半母线电压下换流的总电压应力较小。待驱动延迟模块10延迟结束时(一般约为几百纳秒)，第四功率开关521断开，由于慢速关断，瞬时电流较小，总的电压应力较小。
78.若逆变器处于第二工作模式，当调制波为正半周时，第一功率开关411和第四功率开关521驱动互补(即两者中的任意一个闭合，另一个断开)，第三功率开关511始终闭合。当外部电感电流为正电流时，第一功率开关411快速关断产生较大的换流di/dt，但由于第三
功率开关511始终闭合换流经过中性点6，第一开关模块41的关断总电压应力为半母线电压加上第二开关模块42上的(di/dt)*lρ，虽然
△
vce较大，但总电压应力远低于第一开关模块41上各器件的规格。当外部电感电流为负电流时，第一功率开关411断开不产生换流动作，无任何多余的电压应力
△
vce产生。
79.当调制波为负半周时，第三功率开关511和第二功率开关421驱动互补，第四功率开关521始终闭合。当外部电感电流为负电流时，第二功率开关421快速关断产生较大的换流di/dt，即
△
vce较大，但由于第四功率开关521始终闭合，换流经过中性点6，第二开关模块42的关断总电压应力为半母线电压加上第一开关模块41上的(di/dt)*lρ，虽然
△
vce较大，但总电压应力远低于第二开关模块42上各器件的规格。当外部电感电流为正电流时，第二功率开关421断开不产生换流动作，无任何多余的电压应力
△
vce产生。
80.需要说明的是，本实施例中第一杂散电感413、第二杂散电感423、第三杂散电感513和第四杂散电感523对应的电感值不完全相同，上述为简化理解均用lρ表示。
81.综上所述，本发明中的t型三电平逆变器，通过设置逆变保护装置，第一关断驱动模块调节竖桥上各开关模块的关断，第二关断驱动模块调节横桥上各开关模块的关断，且第一关断驱动模块的关断速度大于第二关断驱动模块的关断速度，无论逆变器处于第一工作模式(逆变器处于关机或异常故障状态)还是第二工作模式(逆变器处于正常工作状态，无异常故障)，竖管均配置为关断速度较快，降低了关断损耗，且横管上的各开关模块在连接第二关断驱动模块的同时串接驱动延迟模块，横管上的瞬时电流较小，使得横管关断时产生的换流在竖管上产生的电压应力较小，实现了在满足器件电压应力范围的前提下最大化提升竖管开关速度并降低竖管开关损耗，降低了器件使用成本。
82.如本说明书和权利要求书中所示，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
83.需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
84.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种t型三电平逆变器，包括逆变电路，所述逆变电路具有用于接入直流电的正极输入端子和负极输入端子以及输出端子，所述逆变电路还包括：至少一个竖桥和至少一个横桥，所述竖桥的一端连接至所述正极输入端子，所述竖桥的另一端连接至所述负极输入端子；所述横桥的一端连接至所述正极输入端子和所述负极输入端子之间的中性点，所述横桥的另一端连接至所述输出端子；所述竖桥和所述横桥的连接点连接至所述输出端子；所述竖桥包括串联的至少两个开关模块，所述横桥包括串联的至少两个开关模块，每一个所述开关模块包括相互并联的二极管和功率开关；其特征在于，所述t型三电平逆变器还包括逆变保护装置，所述逆变保护装置包括：第一关断驱动模块，其和所述竖桥上的每一个所述开关模块的功率开关的控制端电性连接；第二关断驱动模块，其和所述横桥上的每一个所述开关模块的功率开关的控制端电性连接；所述第一关断驱动模块的关断速度配置为大于所述第二关断驱动模块的关断速度；驱动延迟模块，其用于延长所述横桥上的每一个所述开关模块的关断时间，所述驱动延迟模块和所述第二关断驱动模块串联；控制器，其分别和所述驱动延迟模块及所述第一关断驱动模块电性连接。2.根据权利要求1所述的t型三电平逆变器，其特征在于，所述驱动延迟模块包括rc滤波电路或fpga器件。3.根据权利要求1所述的t型三电平逆变器，其特征在于，所述第一关断驱动模块包括第一关断驱动电阻，所述第二关断驱动模块包括第二关断驱动电阻，所述第一关断驱动电阻的阻值小于所述第二关断驱动电阻的阻值。4.根据权利要求1所述的t型三电平逆变器，其特征在于，所述功率开关为绝缘栅双极型晶体管或mos管；所述竖桥包括第一开关模块和第二开关模块；所述横桥包括第三开关模块和第四开关模块；所述第一开关模块的一端连接至所述正极输入端子，所述第一开关模块的另一端连接至所述输出端子；所述第二开关模块的一端连接至所述负极输入端子，所述第二开关模块的另一端连接至所述输出端子；所述第三开关模块的一端连接至所述中性点，所述第三开关模块的另一端和所述第四开关模块电连接，所述第四开关模块的另一端连接至所述输出端子。5.根据权利要求4所述的t型三电平逆变器，其特征在于，所述第一开关模块包括第一功率开关和第一二极管；所述第二开关模块包括第二功率开关和第二二极管；所述第一功率开关的控制端和所述第二功率开关的控制端与所述第一关断驱动模块电性连接；所述第一二极管的阴极连接至所述正极输入端子，所述第二二极管的阳极连接至所述负极输入端子；所述第三开关模块包括第三功率开关和第三二极管；所述第四开关模块包括第四功率开关和第四二极管；
所述第三功率开关的控制端和所述第四功率开关的控制端与所述第二关断驱动模块电性连接；所述第三二极管的阴极连接至所述中性点，所述第四二极管的阴极连接至所述输出端子。6.根据权利要求5所述的t型三电平逆变器，其特征在于，所述第一功率开关的门极和所述第二功率开关的门极与所述第一关断驱动模块电性连接；所述第一功率开关的集电极连接至所述正极输入端子，所述第一功率开关的发射极连接至所述输出端子；所述第二功率开关的集电极连接至所述输出端子，所述第二功率开关的发射极连接至所述负极输入端子；所述第三功率开关的门极和所述第四功率开关的门极与所述第二关断驱动模块电性连接；所述第三功率开关的集电极连接至所述中性点，所述第三功率开关的发射极连接至所述第四开关模块；所述第四功率开关的集电极连接至所述输出端子，所述第四功率开关的发射极连接至所述第三开关模块。7.根据权利要求5所述的t型三电平逆变器，其特征在于，所述第一开关模块和第一杂散电感串接，所述第一杂散电感的一端连接至所述正极输入端子，所述第一杂散电感的另一端连接至所述第一功率开关和所述第一二极管的连接点；所述第二开关模块和第二杂散电感串接，所述第二杂散电感的一端连接至所述输出端子，所述第二杂散电感的另一端连接至所述第二功率开关和所述第二二极管的连接点；所述第三开关模块和第三杂散电感串接，所述第三杂散电感的一端连接至所述中性点，所述第三杂散电感的另一端连接至所述第三功率开关和所述第三二极管的连接点；所述第四开关模块和第四杂散电感串接，所述第四杂散电感的一端连接至所述输出端子，所述第四杂散电感的另一端连接至所述第四功率开关和所述第四二极管的连接点；所述第一杂散电感、所述第二杂散电感、所述第三杂散电感和所述第四杂散电感的电感值不相同。8.根据权利要求1所述的t型三电平逆变器，其特征在于，所述逆变电路还包括第一分压电容和第二分压电容，所述第一分压电容的一端连接至所述正极输入端子，所述第一分压电容的另一端连接至所述中性点；所述第二分压电容的一端连接至所述负极输入端子，所述第二分压电容的另一端连接至所述中性点。9.一种如权利要求1至8任一项所述t型三电平逆变器的控制方法，其特征在于，所述逆变器具有第一工作模式和第二工作模式，所述逆变器处于所述第一工作模式时，所述逆变器处于关机或异常故障状态，所述控制方法包括：s1、所述控制器判断所述逆变器处于第一工作模式还是第二工作模式，若所述逆变器处于所述第一工作模式，则跳转至步骤s2；若所述逆变器处于所述第二工作模式，则跳转至步骤s17；s2、所述控制器判断所述逆变电路中的调制波是否处于正半周，若是，则跳转至步骤s3；若否，则跳转至步骤s10；s3、所述控制器判断所述逆变电路中的电流流向，若电流从所述输出端子流向负载，则跳转至步骤s4；若电流从所述负载流向所述输出端子，则跳转至步骤s7；s4、所述控制器判断封波时刻前功率开关的开合状态，若第一功率开关和第二功率开关断开，第三功率开关和第四功率开关闭合，则跳转至步骤s5；若所述第二功率开关和所述
第四功率开关断开，所述第一功率开关和所述第三功率开关闭合，则跳转至步骤s6；s5、所述控制器控制第三功率开关和所述第四功率开关断开；s6、所述控制器控制所述第一功率开关断开，驱动延迟模块运行结束后，所述控制器控制所述第三功率开关断开；s7、所述控制器判断封波时刻前功率开关的开合状态，若所述第一功率开关和所述第二功率开关断开，所述第三功率开关和所述第四功率开关闭合，则跳转至步骤s8；若所述第二功率开关和所述第四功率开关断开，所述第一功率开关和所述第三功率开关闭合，则跳转至步骤s9；s8、所述控制器控制第三功率开关和所述第四功率开关断开；s9、所述控制器控制所述第一功率开关断开，所述驱动延迟模块运行结束后，所述控制器控制所述第三功率开关断开；s10、所述控制器判断所述逆变电路中的电流流向，若电流从所述输出端子流向所述负载，则跳转至步骤s11；若电流从所述负载流向所述输出端子，则跳转至步骤s14；s11、所述控制器判断封波时刻前功率开关的开合状态，若所述第一功率开关和所述第二功率开关断开，所述第三功率开关和所述第四功率开关闭合，则跳转至步骤s12；若所述第一功率开关和所述第三功率开关断开，所述第二功率开关和所述第四功率开关闭合，则跳转至步骤s13；s12、所述控制器控制所述第三功率开关和所述第四功率开关断开；s13、所述控制器控制所述第二功率开关断开，所述驱动延迟模块运行结束后，所述控制器控制所述第四功率开关断开；s14、所述控制器判断封波时刻前功率开关的开合状态，若所述第一功率开关和所述第二功率开关断开，所述第三功率开关和所述第四功率开关闭合，则跳转至步骤s15；若所述第一功率开关和所述第三功率开关断开，所述第二功率开关和所述第四功率开关闭合，则跳转至步骤s16；s15、所述控制器控制所述第三功率开关和所述第四功率开关断开；s16、所述控制器控制所述第二功率开关断开，驱动延迟模块运行结束后，所述控制器控制所述第四功率开关断开；s17、执行第二工作模式下的控制策略。10.根据权利要求9所述的t型三电平逆变器的控制方法，其特征在于，所述第二工作模式下的控制策略包括：s171、所述控制器判断所述逆变电路中的调制波是否处于正半周，若是，则跳转至步骤s172；若否，则跳转至步骤s173；s172、所述控制器控制所述第三功率开关闭合，所述第一功率开关和所述第四功率开关中的一个断开，另一个闭合；s173、所述控制器控制所述第四功率开关闭合，所述第二功率开关或所述第三功率开关中的一个断开，另一个闭合。

技术总结
本发明公开了一种T型三电平逆变器及控制方法。该逆变器包括逆变电路，逆变电路具有用于接入直流电的正极输入端子和负极输入端子、输出端子、至少一个竖桥和至少一个横桥，竖桥和横桥包括串联的至少两个开关模块；该逆变器还包括逆变保护装置，包括第一关断驱动模块、第二关断驱动模块、控制器和驱动延迟模块。本发明中的T型三电平逆变器，通过第一关断驱动模块、第二关断驱动模块和逆变保护装置，实现了在满足器件电压应力范围的前提下最大化提升竖管开关速度并降低竖管开关损耗，降低了器件使用成本。件使用成本。件使用成本。


技术研发人员：张浩 杨勇 金海燕 王晓龙
受保护的技术使用者：爱士惟科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/7/25