[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

摘要

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。

主权项

1.一种谐振直流环节三相逆变器的负载自适应换流控制方法，其特征在于，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；所述换流电路包括母线开关管、第一换流开关管、第二换流开关管，第一换流电感、第二换流电感、主换流电容、第一辅助换流电容、第二辅助换流电容、母线开关管的反并联二极管、第一辅助二极管、第二辅助二极管、第三辅助二极管和第四辅助二极管；母线开关管的集电极连接直流电源的正极，母线开关管的发射极连接逆变桥；主换流电容的正极连接母线开关管的集电极和第一换流开关管的集电极，主换流电容的负极连接母线开关管的发射极；第一换流开关管的发射极连接第一换流电感的一端，第一换流电感的另一端连接母线开关管的发射极，第二换流开关管的发射极连接直流电源的负极，第二换流开关管的集电极连接第二换流电感的一端，第二换流电感的另一端连接母线开关管的发射极；第一辅助二极管的阴极连接第一换流开关管的发射极，第一辅助二极管的阳极连接第一辅助换流电容的负极，第一辅助换流电容的正极和第二辅助换流电容的负极均连接母线开关管的发射极，第二辅助换流电容的正极连接第二辅助二极管的阴极，第二辅助二极管的阳极连接第二换流开关管的集电极；第三辅助二极管的阴极连接母线开关管的集电极，第三辅助二极管的阳极连接第二辅助换流电容的正极，第四辅助二极管的阳极连接第二换流开关管的发射极，第四辅助二极管的阴极连接至第一辅助换流电容的负极；母线开关管的反并联二极管的阳极连接母线开关管的发射极，母线开关管的反并联二极管的阴极连接母线开关管的集电极；所述逆变桥为三相逆变桥，每相逆变桥包括第一主功率开关管、第一主功率开关管的反并联续流二极管、第一主功率开关管的并联缓冲电容、第二主功率开关管、第二主功率开关管的反并联续流二极管和第二主功率开关管的并联缓冲电容；每相逆变桥中的第一主功率开关管的发射极连接第二主功率开关管的集电极，以第一主功率开关管与第二主功率开关管的连接点处的引出线为单相交流电输出端；各相逆变桥的第一主功率开关管的集电极相互连接，作为逆变桥的正端，各相逆变桥的第二主功率开关管的发射极相互连接，作为逆变桥的负端；所述负载电路为三相阻感性负载，三相负载中的电阻一端分别连接三相逆变桥的三个单相交流电输出端，同时三个单相交流电输出端输出的相电流经传感器采样后作为输入信号分别输入控制电路；所述直流电源的负极连接逆变桥的负端，直流电源的正极连接换流电路中母线开关管的集电极，母线开关管的发射极连接逆变桥的正端；所述母线开关管、第一换流开关管、第二换流开关管和逆变桥中各主功率开关管的门极均与现有的控制电路相连接，由控制电路发出的信号控制母线开关管、第一换流开关管、第二换流开关管和逆变桥中各主功率开关管的开通与关断，同时各相的输出相电流经传感器采样后作为输入信号分别输入控制电路；采用斜率正负交替的锯齿波代替传统的三角波作为载波的调制策略对所述谐振直流环节三相逆变器进行调制，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；所述采用斜率正负交替的锯齿波代替传统的三角波作为载波具体为：以斜率正负交替的锯齿载波代替传统的三角载波，锯齿载波的斜率的大小不变，锯齿载波的斜率的方向随输出相电流的方向改变；输出相电流的方向为正，锯齿载波的斜率的方向为正；输出相电流的方向为负，锯齿载波的斜率的方向为负；所述控制方法具体为：(1)第二换流开关管的开通时刻比锯齿载波垂直沿来临的时刻提前T_a时间，第二换流开关管开通的同时母线开关管关断，锯齿载波垂直沿来临的同时第二换流开关管关断；第一换流开关管的开通时刻比锯齿载波垂直沿来临的时刻延迟T_b时间，母线开关管的开通时刻比锯齿载波垂直沿来临的时刻延迟T_c时间，母线开关管开通的同时第一换流开关管关断；逆变桥各主功率开关管按照SPWM(正弦脉宽调制)、相位差180°的互补开通方式工作；(2)根据负载电流I_o的大小动态调节延迟时间T_a、T_b、T_c，使直流母线电压为零的时刻恰好是主功率开关管的换流时刻，准确实现相应主功率开关管的软切换。