[发明专利]一种降低开关损耗的三电平变流器非连续脉宽调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及三电平变流器空间脉宽调制，尤其涉及一种降低开关损耗的三电平变流器非连续脉宽调制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，尤其在大容量、高电压场合，三电平拓扑的应用越来越广泛，此外，三电平拓扑还具有输出波形的谐波含量低、效率高的优点。随着功率半导体技术的发展，功率管的开关频率可以做的很高。开关频率的提高可以减小逆变器输出电压的谐波含量。但是随着开关频率的提高，功率管的开关损耗也随之增加。在电力变换系统中，器件损耗(包括导通损耗和开关损耗)是影响系统效率至关重要的一环。

现有的减小开关损耗的方法主要分为三类：(1)减小换相区间内开关上的电压或电流(软开关技术)；(2)改变开关时间间隔；(3)改变调制方式。虽然利用软开关技术可以有效的减小功率管的开关损耗，但软开关的应用会增加成本、控制复杂，而且调制时受阶段性限制。变流器的开关损耗与具体的调制方式有很大关系，改进调制方式可以在一定程度上减小开关损耗。

现有的技术中采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)，根据相电流选择适当的小矢量，避免切换最大的相电流，利用冗余矢量降低开关损耗，但实验效果并不明显；而采用非连续脉宽调制(DPWM)，通过检测相电流判断最大项或最小项，在原有调制波的基础上叠加共模电压(CMV)，使其等于直流侧的一半，降低开关损耗。现有的非连续脉宽调制(DPWM)方法主要有DPWM I、DPWM II、DPWM III、DPWM IV，大量研究成果表明：采用上述DPWM方法可以有效降低变流器的开关损耗，但当负载功率因数发生改变时，传统的DPWM方法的开关损耗降低效果将发生改变，在一定程度上削弱了开关损耗的降低能力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降低开关损耗的三电平变流器非连续脉宽调制方法，以期能在不同功率因数下，最大程度的减小系统的开关损耗，提高变流器的运行效率，从而实现三电平变流器的优化控制。

为了实现以上目的，本发明采用这样一种降低开关损耗的三电平变流器非连续脉宽调制方法，其方法实现步骤如下：

步骤一、三电平变流器通过电压互感器和电流互感器采集直流侧电压u_dc，三相输出电压u_A、u_B、u_C，三相输出电流i_A、i_B、i_C；

步骤二、比较三相输出电压u_A、u_B、u_C的大小，记电压最大值对应的相为u_max相，记电压中间值对应的相为u_mid相，记电压最小值对应的相为u_min相，式(1)中u_max、u_mid、u_min分别表示三电平变流器的输出电压u_A、u_B、u_C中的最大电压、中间电压、最小电压；

步骤三、比较三相输出电流的绝对值大小，得到电流绝对值最大对应的相，记为i_max相，得到电流绝对值中间对应的相，记为i_mid相，得到电流绝对值最小对应的相，记为i_min相，式(2)中i_max、i_mid、i_min分别表示三电平变流器的输出电流绝对值|i_A|、|i_B|、|i_C|中的最大电流、中间电流、最小电流；

步骤四、根据u_max、u_mid、u_min与i_max、i_mid、i_min对应相的关系，选择合适的钳位方式，注入相应的共模电压，获得DPWM下的三相调制电压：

(I)若u_max相与i_max相为同一相，其钳位公式如式(3)，将该相钳位至正母线(Positive bus)，简称PB钳位方式，式(3)中为PB钳位方式下的共模电压，分别表示PB钳位方式下所述三电平变流器注入共模电压后的三相调制电压，