[发明专利]一种H7电流源型整流器的开关损耗评估方法及系统

说明书

本发明属于整流器的开关损耗评估领域，提供了一种H7电流源型整流器的开关损耗评估方法及系统，该评估方法根据H7电流源型整流器执行的调制策略，确定开关损耗测试点的实际数目和各个开关损耗测试点对应的电压值；基于各个开关损耗测试点对应的电压值，搭建开关损耗等效测试电路，模拟H7电流源型整流器调制过程中的开关动作，得到对应开关损耗测试点处的开关损耗；基于各个开关损耗测试点处的开关损耗和调制策略的设定条件，获得H7电流源型整流器单调制周期的整体开关损耗评估结果。可以合理评估出H7电流源型整流器的开关损耗水平，具有简便、易于实施的优点。

技术领域

本发明属于整流器的开关耗损评估领域，尤其涉及一种H7电流源型整流器的开关损耗评估方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电力电子整流器依照直流侧的电能形式，可划分为电压源整流器(VoltageSource Rectifier,VSR)和电流源整流器(Current Source Rectifier,CSR)。相较于VSR，CSR具有涌流限制能力和更小的交流滤波参数等优势，目前在数据中心电源、电动汽车充电桩、海上风电等领域获得应用。

然而，CSR的电能变换效率相对较低，该现象始终是业界关注的核心议题之一。围绕该问题，近年来学界提出了H7-CSR拓扑方案，其理论上可以降低CSR的功率损耗，进而提升能量变换效率。

功率损耗是对整流器性能至关重要的核心参数，主要包括导通损耗和开关损耗两个部分。H7-CSR在运行过程中对导通损耗的改变非常小，但可以依靠合适的调制策略，使其母线串联开关(S₇)承担整流器几乎全部的开关损耗。因此，通过配置S₇为高性能功率器件，理论上可以有效降低整体整流器的开关损耗，以较低的成本达成提升效率的目的。需要注意的是，由于功率开关的动作特征具有高离散化和非线性等特点，现有的各类仿真软件难以精确定量地表征实际设备的参数性能，尤其在电力电子领域相关的实际工业中，整流器的性能评估通常只能以实测结果作为依据。考虑到整流器的输入是变化的交流电，其电路难以针对器件的功率损耗在单一的功率点进行测试。因此，为评估整体H7-CSR的功率损耗，现有的技术方案需要以实物样机为依托，真实地进行整体测试，通过输出功率与输入功率相减才能获得功率损耗的可靠数据。该评估方法需要制造样机，成本高，实施周期长，步骤繁琐，并且获得的功率损耗中，包含了导通损耗、开关损耗，以及电路的杂散损耗等多种成分，难以针对开关损耗开展独立的精确解析。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种H7电流源型整流器的开关损耗评估方法及系统，其依靠所研究的开关损耗简化等效电路，通过选定的开关损耗测试点模拟H7-CSR的开关动作，可以合理评估出H7-CSR的开关损耗水平，具有简便、易于实施的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种H7电流源型整流器的开关损耗评估方法，包括如下步骤：

根据H7电流源型整流器执行的调制策略，确定开关损耗测试点的实际数目和各个开关损耗测试点对应的电压值；

基于各个开关损耗测试点对应的电压值，搭建开关损耗等效测试电路，模拟H7电流源型整流器调制过程中的开关动作，得到对应开关损耗测试点处的开关损耗；

基于各个开关损耗测试点处的开关损耗和调制策略的设定条件，获得H7电流源型整流器单调制周期的整体开关损耗评估结果。

作为一种实施方式，当H7电流源型整流器执行五段式空间矢量调制策略时，H7电流源型整流器的空间矢量状态及其对应的开关组合情况如下：

当H7电流源型整流器对应的空间矢量为状态一I₀时，对应的开关组合为：第七功率开关管S₇断开；