高性能悬浮电容H桥级联多电平逆变器的制作方法

1.一种高性能悬浮电容h桥级联多电平逆变器，其特征在于：所述逆变器包括h桥逆变单元、悬浮电容逆变单元、输出滤波电感l1和输出滤波电容c1；所述h桥逆变单元由4个开关管q11、q12、q13和q14连接成桥式电路，其输入侧连接直流电压源vdc；所述悬浮电容逆变单元由4个开关管q21、q22、q23、q24和悬浮电容c连接成桥式电路，其输入侧与h桥逆变单元输出侧相连，其输出侧通过输出滤波电感l1和输出滤波电容c1连接负载。

2.根据权利要求1所述的高性能悬浮电容h桥级联多电平逆变器，其特征在于：所述悬浮电容c位于悬浮电容逆变单元直、交流侧中间，可以用于缓冲波动功率，承担一定的电压纹波；所述悬浮电容c电压值vc为直流电压源vdc电压值的一半。

3.根据权利要求1所述的高性能悬浮电容h桥级联多电平逆变器，其特征在于：所述逆变器有多种导通方式，由不同的导通方式形成8种工作模态，所述8种工作模态是：

4.根据权利要求1所述的高性能悬浮电容h桥级联多电平逆变器，其特征在于：所述逆变器还包括基于调制波分解的混合频率调制策略，所述策略针对e电平过调制情况，增加该区间的调制过程，分解悬浮电容逆变单元超出载波部分的调制波，同时对h桥逆变单元和悬浮电容逆变单元过调制部分的调制波进行调整，使h桥逆变单元输出2e、0电平，悬浮电容单元输出-e、e电平，实现e电平正常输出。

5.根据权利要求4所述的高性能悬浮电容h桥级联多电平逆变器，其特征在于：所述基于调制波分解的混合频率调制策略的具体工作方式是：h桥逆变单元在分解后的区间，采用调制波反相的单极性倍频调制方法高频工作，开关管q11和q12采用幅值相等但相位相差180°的调制波信号，vref1-为反相后的调制波，在任何一个载波周期内，开关管q11和q12的调制波信号与载波均有两个交点：当vref1≥uch时，驱动开关管q11导通，反之q13导通，当vref1-≥uch时，驱动开关管q12导通，反之q14导通。

6.根据权利要求4所述的高性能悬浮电容h桥级联多电平逆变器，其特征在于：所述基于调制波分解的混合频率调制策略的具体工作方式是：悬浮电容逆变单元在全部区间内采用单极性倍频调制，开关管q21和q22采用幅值相等但相位相差180°的调制波信号vref2和vref2-；当正弦波vref>0时，q11为高电平，其余时刻为低电平；当um>uc2时，q12为低电平，其余时刻q12为高电平；当um>uc1时，q21为高电平，其余时刻q21为低电平；当um>uc2时，q22为高电平，其余时刻q22为低电平；经调制波分解后的悬浮电容逆变单元调制波输出电压波形为v2’。

7.根据权利要求1所述的高性能悬浮电容h桥级联多电平逆变器，其特征在于：所述逆变器还包括基于工作模式切换的电容调压系统控制策略；所述策略是：通过引入负载端输出电压vo1、输出电流io、悬浮端电容电压vc和电容电压基准值vc*进行过零点比较，过零点比较控制输出值△vc经过kp环节得到h桥逆变单元高频变换时输出部分v'，v'与va给定值相加得到h桥逆变单元的调制波vref1，调制波vref1通过调制电路对所述悬浮电容逆变单元4个开关管q21、q22、q23、q24进行调制。

8.根据权利要求7所述的高性能悬浮电容h桥级联多电平逆变器，其特征在于：所述逆变器包括过零点比较控制方法，所述方法是：用当前逆变器输出电压值uo减去上一次的电压值uolast，将差值与检测得到的逆变器输出电流io相乘，所得信号的极性若为非负，则控制逆变器工作处于工作模式1时的状态，否则工作处于工作模式2时的状态；

9.根据权利要求1所述的高性能悬浮电容h桥级联多电平逆变器，其特征在于：所述逆变器还包括基于调制波分解调制策略的三次谐波注入策略：控制系统可通过配置比例系数kp使悬浮电容电压负反馈构成单闭环，产生功率开关管q11、q12、q13、q14、q21、q22、q23、q24的pwm脉冲信号；注入三次谐波后对vr1’做调制波分解得到分解后的h桥逆变单元调制波vr1和悬浮逆变单元调制波vr2；注入三次谐波后，通过改变h桥逆变单元的有功功率，实现悬浮电容电压控制。

10.根据权利要求9所述的高性能悬浮电容h桥级联多电平逆变器，其特征在于：所述悬浮电容电压控制方法是：采用比例控制器，给定电容电压基准值vc*，与实时采样电容电压实际值vc做差得到△vc，经过比例控制器得到所要调节的占空比，从而调节h桥逆变单元的输出电压；当充电时，△vc增加，悬浮电容逆变单元输出负的有功功率，控制悬浮电容电压充电；反之，当△vc减小时，控制悬浮电容电压放电；重复此过程，能够控制悬浮电容电压实际值趋向于基准值。