PWM变流器的负载电压预估方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了PWM变流器的负载电压预估方法和装置，其中，包括：将PWM变流器到负载电机的电力传输线等效成一个传输电路，其中，所述传输电路包括三个RL梯形电路模块，所述传输电路的三相之间连接有复数个电导和电容；基于镜像理论获得电容值；基于向量拟合理论获得所述RL梯形电路模块的参数；将电容值以及所述RL梯形电路模块的参数的值带入所述传输电路并计算PWM变流器的负载电压。本发明专利技术提供的PWM变流器的负载电压预估方法和装置更加精确、方便和有效。

Load voltage prediction method and device for PWM converter

The present invention provides a load voltage prediction method and device for a PWM converter, including: the power transmission line of a PWM converter to a load motor is equivalent to a transmission circuit, in which the transmission circuit includes three RL trapezoid circuit modules, and the three phases of the transmission circuit are connected with a plurality of conductors and capacitors; The capacitance value is obtained in the mirror theory; the parameters of the RL trapezoid circuit module are obtained based on the vector fitting theory; the values of the capacitance and the parameters of the RL trapezoid circuit module are brought into the transmission circuit and the load voltage of the PWM converter is calculated. The load voltage prediction method and device of the PWM converter provided by the invention are more precise, convenient and effective.

【技术实现步骤摘要】
PWM变流器的负载电压预估方法和装置
本专利技术涉及电力电子领域，尤其涉及PWM变流器的负载电压预估方法和装置。
技术介绍
伴随着电力电子变流技术的发展，三相PWM变流器逐渐成为实现新能源并网发电、电动汽车驱动以及生产过程自动化的重要装置之一，并且具有优良的节能效果。然而，在许多应用领域，譬如风力发电、海洋勘测、采矿等行业，变流器和负载电机常常距离较远，必须通过较长的电力传输线才能将PWM变换器输出的PWM脉冲信号传输到负载电机端。发电机将电能传输到并网变换器，且IGBT通断将引起电缆线间分布电容快速的充放电，此时将不可避免的发生电压行波反射现象，使得电机所在的负载电压和为了得到长传输线(电缆)行波反射机理，从而为反射电压冲击的抑制以及变流器电磁兼容进行评估，故计及PWM变流器传输线分布参数模型的宽频建模机理研究与验证，对变流器的开发与设计是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术第一方面提供了一种PWM变流器的负载电压预估方法，其中，包括如下步骤：将PWM变流器到负载电机的电力传输线等效成一个传输电路，其中，所述电力传输线包括A相、B相和C相，所述传输电路包括三个RL梯形电路模块，其分别串联于所述电力传输线的A相、B相和C相，所述A相和B相之间连接分别连接有一第一电容和第一电导，所述B相和所述C相之间连接有一第二电容和第二电导第二电导，所述A相和C相连接有一第三电容和第三电导，其中，所述电力传输线还包括一地线，所述电力传输线的A相、B相、C相与所述地线分别连接有一第四电容、一第五电容、一第六电容；基于镜像理论获得所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容的电容值；基于向量拟合理论获得所述RL梯形电路模块的参数；将第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容以及所述RL梯形电路模块的参数的值带入所述传输电路并计算PWM变流器的负载电压。本专利技术提供的PWM变流器的负载电压预估机制具有如下优点：模型构建参数较少，数值计算未出现计算的不稳定；采用Neumann公式以及镜像构型理论研究接地回路阻抗频域特性时，求解过程需计及传输线部分电容效应，否则仅可实现低频特性预测，难以准确表征高频共模传导干扰的影响；向量拟合策略通过初始极点重复迭代并提高拟合阶数可减小σ(s)和σ(s)f(s)较大的拟合残差，拟合逼近达到快速地稳定收敛；在频域和时域将实测结果与本文所提模型拟合值进行对比研究，从而证明了参数估算精度高且稳定性好，对电力电子变流系统电磁干扰的预测和估算具有理论指导意义。进一步地，所述RL梯形电路模块包括复数个第四电阻并联而成，在复数个第四电阻之间还分别连接有复数个第一电感，其中，位于电力传输线上的第四电阻还串联有一第四电阻。进一步地，所述第一电容、第二电容、第三电容为：所述第四电容、一第五电容、一第六电容为：其中，ε为电力传输线的介电常数，l是电力传输线的长度，D是传输线屏蔽层直径，d是单芯导体直径，a单芯导体中心与传输线中心间距，b是传输线中心与其镜像点的距离。进一步地，所述第一电感为：所述第四电阻为：其中，rm为留数，am为极点。进一步地，所述第一电导、第二电导和第三电导的电导值为0。本专利技术第二方面提供了一种PWM变流器的负载电压预估装置，其中，包括：等效装置，其用于将PWM变流器到负载电机的电力传输线等效成一个传输电路，其中，所述电力传输线包括A相、B相和C相，所述传输电路包括三个RL梯形电路模块，其分别串联于所述电力传输线的A相、B相和C相，所述A相和B相之间连接分别连接有一第一电容和第一电导，所述B相和所述C相之间连接有一第二电容和第二电导第二电导，所述A相和C相连接有一第三电容和第三电导，其中，所述电力传输线还包括一地线，所述电力传输线的A相、B相、C相与所述地线分别连接有一第四电容、一第五电容、一第六电容；控制装置，其用于：基于镜像理论获得所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容的电容值；基于向量拟合理论获得所述RL梯形电路模块的参数；将第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容以及所述RL梯形电路模块的参数的值带入所述传输电路并计算PWM变流器的负载电压。本专利技术提供的PWM变流器的负载电压预估机制具有如下优点：模型构建参数较少，数值计算未出现计算的不稳定；采用Neumann公式以及镜像构型理论研究接地回路阻抗频域特性时，求解过程需计及传输线部分电容效应，否则仅可实现低频特性预测，难以准确表征高频共模传导干扰的影响；向量拟合策略通过初始极点重复迭代并提高拟合阶数可减小σ(s)和σ(s)f(s)较大的拟合残差，拟合逼近达到快速地稳定收敛；在频域和时域将实测结果与本文所提模型拟合值进行对比研究，从而证明了参数估算精度高且稳定性好，对电力电子变流系统电磁干扰的预测和估算具有理论指导意义。进一步地，所述RL梯形电路模块包括复数个第四电阻并联而成，在复数个第四电阻之间还分别连接有复数个第一电感，其中，位于电力传输线上的第四电阻还串联有一第四电阻。进一步地，所述第一电容、第二电容、第三电容为：所述第四电容、一第五电容、一第六电容为：其中，ε为电力传输线的介电常数，l是电力传输线的长度，D是传输线屏蔽层直径，d是单芯导体直径，a单芯导体中心与传输线中心间距，b是传输线中心与其镜像点的距离。进一步地，所述第一电感为：所述第四电阻为：其中，rm为留数，am为极点。进一步地，所述第一电导、第二电导和第三电导的电导值为0。附图说明图1是根据本专利技术一个具体实施例的PWM变流器的负载电压预估方法的步骤流程图；图2是根据本专利技术一个具体实施例的PWM变流器到负载电机的电力传输线等效传输电路；图3是根据本专利技术一个具体实施例的RL梯形电路模块的结构示意图；图4a是根据本专利技术一个具体实施例的部分电容几何镜像构型示意图；图4b是根据本专利技术一个具体实施例的部分电容等效电路示意图。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行说明。对于多导体传输线(multi-conductortransmissionline，MTL)，与通信传输媒介相比在物理属性和拓扑组成方面具有较大差异，并且多导体传输线的信号传播须考虑噪声干扰、阻抗时变与信道衰减的影响。由于传输线残余电感及其漏阻均不能被忽略，因此传输线的电流会产生电压降，导致传输线两端对地出现较大电位差，并且其势差变化规律和负载电流有关。本专利技术提供的PWM变流器的负载电压预估机制为了实现多导体传输线宽频预测模型的准确估算，建立了多导体传输线PEEC高频寄生参数物理模型，并通过传输线横向电磁(transverseelectromagnetic，TEM)模式构建了完整Γ型级联网络等效传输电路以描述传输线分布参数的动态相量传输特性。本专利技术能够精确辨识模型分布参数，利用Neumann公式以及镜像理论推导出传输线的电容参数计算公式，并且考虑到集肤效应与邻近效应对传输线电流分布密度的影响，因此采用基于RL梯形等效电路向量拟合策略的迭代运算以实现估算模型准确性。如图1所示，本专利技术第一方面提供了一种PWM变流器的负载电压预估方法，其中，包括如下步骤：首先执行步骤S1，将PWM变流器到负载电机的电力传输线等效成一个传输电路。PWM变流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
PWM变流器的负载电压预估方法，其中，包括如下步骤：将PWM变流器到负载电机的电力传输线等效成一个传输电路，其中，所述电力传输线包括A相(A)、B相(B)和C相(C)，所述传输电路包括三个RL梯形电路模块(L1、L2、L3)，其分别串联于所述电力传输线的A相(A)、B相(B)和C相(C)，所述A相(A)和B相(B)之间连接分别连接有一第一电容(C1)和第一电导(G1)，所述B相(B)和所述C相(C)之间连接有一第二电容(C2)和第二电导第二电导(G2)，所述A相(A)和C相(C)连接有一第三电容(C3)和第三电导(G3)，其中，所述电力传输线还包括一地线(G)，所述电力传输线的A相(A)、B相(B)、C相(C)与所述地线(G)分别连接有一第四电容(C4)、一第五电容(C5)、一第六电容(C6)；基于镜像理论获得所述第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)的电容值；基于向量拟合理论获得所述RL梯形电路模块(L1、L2、L3)的参数；将第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)以及所述RL梯形电路模块(L1、L2、L3)的参数的值带入所述传输电路并计算PWM变流器的负载电压。...

【技术特征摘要】
1.PWM变流器的负载电压预估方法，其中，包括如下步骤：将PWM变流器到负载电机的电力传输线等效成一个传输电路，其中，所述电力传输线包括A相(A)、B相(B)和C相(C)，所述传输电路包括三个RL梯形电路模块(L1、L2、L3)，其分别串联于所述电力传输线的A相(A)、B相(B)和C相(C)，所述A相(A)和B相(B)之间连接分别连接有一第一电容(C1)和第一电导(G1)，所述B相(B)和所述C相(C)之间连接有一第二电容(C2)和第二电导第二电导(G2)，所述A相(A)和C相(C)连接有一第三电容(C3)和第三电导(G3)，其中，所述电力传输线还包括一地线(G)，所述电力传输线的A相(A)、B相(B)、C相(C)与所述地线(G)分别连接有一第四电容(C4)、一第五电容(C5)、一第六电容(C6)；基于镜像理论获得所述第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)的电容值；基于向量拟合理论获得所述RL梯形电路模块(L1、L2、L3)的参数；将第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)以及所述RL梯形电路模块(L1、L2、L3)的参数的值带入所述传输电路并计算PWM变流器的负载电压。2.根据权利要求1所述的PWM变流器的负载电压预估方法，其特征在于，所述RL梯形电路模块(L1、L2、L3)包括复数个第四电阻(R4)并联而成，在复数个第四电阻(R4)之间还分别连接有复数个第一电感(L1)，其中，位于电力传输线上的第四电阻还串联有一第四电阻(R4)。3.根据权利要求1所述的PWM变流器的负载电压预估方法，其特征在于，所述第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)为：所述第四电容(C4)、一第五电容(C5)、一第六电容(C6)为：其中，ε为电力传输线的介电常数，l是电力传输线的长度，D是传输线屏蔽层直径，d是单芯导体直径，a单芯导体中心与传输线中心间距，b是传输线中心与其镜像点的距离。4.根据权利要求1或2所述的PWM变流器的负载电压预估方法，其特征在于，所述第一电感(L1)为：所述第四电阻(R4)为：其中，rm为留数，am为极点。5.根据权利要求1所述的PWM变流器的负载电压预估方法，其特征在于，所述第一电导(G1)、第二电导(G2)和第三电导(G3)的值为0。6.PWM变流...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙强，高成海，
申请(专利权)人：西门子电气传动有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12