周期性均衡轮换工作的全控H桥变换器主动温度控制策略制造技术

本发明专利技术提供了一种全控H桥变换器基于周期性均衡轮换工作机理的主动温度控制策略。具体实现步骤如下：1、以全控H桥变换器交流侧端口电压参考波的两个基频周期为一个轮换周期，根据输入电流与交流侧端口电压参考波的极性特征，将每个轮换周期分为八个工作区域；2、根据每个工作区域内不同的工作机理，提供两种相应的开关方式轮换顺序，使得全控H桥变换器内所有全控型开关器件和反并联二极管周期性的均衡轮换使用，实现各种工况下全控H桥变换器内所有功率开关器件温度的均衡降低；3、通过设置三级开关选择器，使得全控H桥变换器内所有全控型开关器件在各个工作区域内准确接收相应的开关驱动信号，保证所有功率开关器件顺利完成均衡轮换工作。

Active temperature control strategy of full control H-bridge converter with periodic equalization rotation

【技术实现步骤摘要】
周期性均衡轮换工作的全控H桥变换器主动温度控制策略
本专利技术属于大功率级联H桥多电平电力电子变换器可靠性研究领域，特别涉及一种全控H桥变换模块基于周期性均衡轮换工作机理的主动温度控制策略。
技术介绍
近年来，随着电力电子技术的发展和工业现代化的不断进步，“多电平功率变换器”(MultilevelConverter)在工业应用的各个领域受到越来越多的关注。多电平变换器的基本电路拓扑结构大致可分为钳位型和单元级联型两大类，其中级联H桥多电平变换器由于其所具有的易于模块化设计，易于冗余操作，结构简单，控制方便，谐波污染小，输入输出功率范围宽等一系列优点，在中高电压大功率变频调速、电力电子变压器设计、高压直流(HVDC)输电和电力系统无功补偿及有源电力滤波等领域成为最受欢迎的拓扑，并得到越来越广泛的成功应用。级联H桥多电平变换器在实际应用中的主要问题是可靠性问题，级联H桥多电平变换器属于复杂电力电子系统，其所使用的大量的功率开关器件极大的增高了其故障概率。许多研究文献指出，电力电子系统中最经常出现的故障是功率开关器件的故障，而功率开关器件的故本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.周期性均衡轮换工作的全控H桥变换器主动温度控制策略，其特征在于，包括以下步骤：/n1)以全控H桥变换器交流侧端口电压参考波u

【技术特征摘要】
1.周期性均衡轮换工作的全控H桥变换器主动温度控制策略，其特征在于，包括以下步骤：
1)以全控H桥变换器交流侧端口电压参考波uab*的两个基频周期为一个轮换周期，根据输入电流i与交流侧端口电压参考波uab*的极性特征，将每个轮换周期分为八个工作区域，分别命名为工作区域1至工作区域8；在工作区域1、3、5、7中，输入电流i与交流侧端口电压参考波uab*的极性相同，在工作区域2、4、6、8中，输入电流i与交流侧端口电压参考波uab*的极性相反；
2)基于每个工作区域内不同的工作机理，提供两种相应的开关方式轮换顺序；在所提供的两种开关方式轮换顺序中，任一工作区域内仅存在一个全控开关管或二极管常通，以及与之不同桥臂的一个全控开关管和一个二极管交替导通，在一个轮换周期的时间内，所有全控开关管和二极管有着均等的使用次数，具有平均的功率损耗；
3)基于所选用的开关方式轮换顺序，配置各工作区域对应的开关驱动信号，并设置三级开关选择器实现驱动信号的准确传输；第一级开关选择器以脉冲信号K的极性作为判定条件，第二级开关选择器在第一级开关选择器的基础上，加入输入电流i的极性作为判定条件，第三级开关选择器在第一级和第二级开关选择器的基础上，加入输入电流i与交流侧端口电压参考波uab*乘积的极性作为判定条件，完成最终驱动信号的准确输出。


2.根据权利要求1中周期性均衡轮换工作的全控H桥变换器主动温度控制策略，其特征在于：步骤1中，全控H桥变换器可分别工作于整流模式、纯容性无功补偿运行模式、逆变模式和纯感性无功补偿运行模式；其中，在整流模式或逆变模式中，根据其交流侧功率因数角的变化，全控H桥变换器在传输正方向或负方向有功功率的基础上，还能够为电网提供一定量的无功功率；而在纯容性无功补偿运行模式或纯感性无功补偿运行模式时，全控H桥变换器仅对电网完成无功补偿的功能；根据全控H桥变换器输入电流i与交流侧端口电压参考波uab*的极性特征可将交流侧端口电压参考波uab*的两个基频周期分为八个工作区域，分别命名为工作区域1至工作区域8；在工作区域1、3、5、7中，输入电流i与交流侧端口电压参考波uab*的极性相同，在工作区域2、4、6、8中，输入电流i与交流侧端口电压参考波uab*的极性相反；
进一步地，
在工作区域1、5中，输入电流i＞0，端口电压参考波uab*＞0；
在工作区域2、6中，输入电流i＜0，端口电压参考波uab*＞0；
在工作区域3、7中，输入电流i＜0，端口电压参考波uab*＜0；
在工作区域4、8中，输入电流i＞0，端口电压参考波uab*＜0。


3.根据权利要求1中周期性均衡轮换工作的全控H桥变换器主动温度控制策略，其特征在于：步骤2中，在对全控H桥变换器进行脉宽调制控制时，在输入电流i与交流侧端口电压参考波uab*极性相同或相反的工作区域内，选用不同的工作机理及相应的开关方式来运行；具体地，本发明提供了两种开关方式的轮换顺序；
在第一种开关方式轮换顺序中：
工作区域1选用二极管D1常通，S3与D4交替导通；
工作区域2选用开关管S1常通，S4与D3交替导通；
工作区域3选用二极管D2常通，S4与D3交替导通；
工作区域4选用开关管S2常通，S3与D4交替导通；
工作区域5选用二极管D4常通，S2与D1交替导通；
工作区域6选用开关管S4常通，S1与D2交替导通；
工作区域7选用二极管D3常通，S1与D2交替导通；
工作区域8选用开关管S3常通，S2与D1交替导通；
其功率开关管的开关状态如下表所示，



在第二种开关方式轮换顺序中：
工作区域1选用二极管D1常通，S3与D4交替导通；
工作区域2选用开关管S4常通，S1与D2交替导通；
工作区域3选用二极管D2常通，S4与D3交替导通；
工作区域4选用开关管S3常通，S2与D1交替导通；
工作区域5选用二极管D4常通，S2与D1交替导通；
工作区域6选用开关管S1常通，S4与D3交替导通；
工作区域7选用二极管D3常通，S1与D2交替导通；
工作区域8选用开关管S2常通，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程红，王聪，田长庚，邓嘉卿，赵志浩，卢其威，邹甲，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11