[发明专利]一种谐振直流环节三相逆变器的负载自适应换流控制方法

说明书

本发明提供一种谐振直流环节三相逆变器的负载自适应换流控制方法，逆变器包括换流电路、逆变桥、负载电路、控制电路和直流电源；该逆变器采用斜率正负交替的锯齿载波调制策略，将换流电路的动作频率降为传统的三角载波调制策略的1/6；在斜率正负交替的锯齿载波调制策略的基础上施用负载自适应换流控制方法，根据负载电流的大小动态调节换流开关管的开关时间，准确实现主功率开关管的软切换。本发明避免了换流电感电流的过零反向过程，延长逆变器的使用寿命；减少了换流电路过多的动作次数和多余的延迟时间，有效的提升了逆变器的直流母线电压利用率和效率。

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种谐振直流环节三相逆变器的负载自适应换流控制方法。

背景技术

随着逆变器在电机驱动、不间断电源、新能源并网等诸多领域的广泛应用，使用者对其体积、重量、变换效率、功率密度等性能指标提出了越来越高的要求，而实现逆变器小型化、轻量化、高效率、高功率密度的最直接方法就是提高逆变器的开关频率。但是单纯的提高通过开关频率又会增大逆变器的开关损耗，并且带来严重的电磁干扰(EMI)问题。因此，软开关逆变技术应运而生。

软开关逆变器最早由美国威斯康星大学的D.M.Divan(迪万)博士在1989年提出，由于Divan博士提出的拓扑中谐振电路位于直流电源侧，因此称其为谐振直流环节软开关逆变器。谐振直流环节软开关逆变器在实现逆变器小型化、轻量化的同时，也成功的降低了开关损耗并且通过减小电压变化率dv/dt和电流变化率di/dt的方式抑制了电磁干扰问题。

但传统的谐振直流环节软开关逆变器普遍存在开关器件电压应力较大；谐振电压峰值较高；电压过零点与逆变器开关方法难以同步，使逆变器输出大量谐波等问题；为了解决上述问题，国内外的学者们提出了并联谐振直流环节软开关逆变器。但是这些并联谐振直流环节软开关逆变器也存在一些问题，例如有些回路的谐振网络需设置电感电流阈值或进行电容预充电，给电路在全负载范围内实现软开关动作带来了困难；有些回路使用耦合电感，从而增加了谐振直流环节逆变器的体积、重量与成本；有些回路含有大容量电解电容，从而导致了逆变器的中性点电位变化的问题。

《中国电机工程学报》2008年第28卷第12期公开了“电机驱动用新型谐振直流环节电压源逆变器”，该逆变器的拓扑结构如图1所示。该谐振直流环节逆变器的换流电路包括母线开关管V₁，两个换流开关管V₂和V₃，三个辅助换流电容C₁、C₂和C_r，1个换流电感L_r和六个二极管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅和D₆。该逆变器既克服了传统PWM逆变器开关损耗大、电磁干扰严重的缺点，又具有以下优点：①所有开关管均为零电压或零电流开关；②不需要对谐振元件设置相关阈值；③逆变桥的续流二极管也是软关断，克服了反向恢复问题；④可以实现PWM调制。但该逆变器仍然存在不足之处：①该逆变器的换流电路使用一个换流电感，存在电感电流的过零反向过程，由于磁滞的原因，会让电感线圈产生磁滞损耗并且磁饱和，缩短了逆变器的使用寿命；②该逆变器采用传统的三角载波调制策略，在一个开关周期内，为实现主功率开关管的软切换，换流电路需要动作6次，过多的动作次数会造成直流母线电压利用率的大幅降低和换流电路传输损耗的急剧上升；③该逆变器采用传统的定时间控制方法，多余的延迟时间会进一步降低直流母线电压的利用率，同时增加换流电路的传输损耗。

发明内容

本发明实施例提供一种谐振直流环节三相逆变器的负载自适应换流控制方法，避免了换流电感电流的过零反向过程，延长逆变器的使用寿命，准确实现主功率开关管的软切换。

本发明提供一种谐振直流环节三相逆变器的负载自适应换流控制方法，所述谐振直流环节三相逆变器包括：换流电路、逆变桥、负载电路、控制电路和直流电源；