一种降低SVG开关损耗的方法技术

本发明专利技术涉及一种降低SVG开关损耗的方法，考虑三相不平衡治理，增加一个新的虚拟中矢量V

【技术实现步骤摘要】
一种降低SVG开关损耗的方法
本专利技术属于电网运营与维护
，具体涉及一种考虑三相不平衡治理的降低SVG开关损耗的方法。
技术介绍
SVG开关器件主要包括IGBT模块，IGBT模块主要由可控IGBT开关管T和反并联二极管D组成。IGBT模块的开关损耗的计算非常复杂，具体计算公式可以参考相关文献。SVG开关损耗主要取决于流过器件电流大小和开关频率，因此，降低开关损耗的方法主要有以下两种：1)尽量降低最大电流相的开关次数；2)尽量降低开关频率，即单周期内器件的开关次数最少。在SVG开关切换的过程中，选择合适的冗余矢量和合理安排开关动作的作用次序，能够有效的减少总开关次数和最大电流相的开关动作。由于三相不平衡治理是SVG开关需要解决的关键问题，降低SVG开关损耗的方法是在保证三相平衡的基础上进行的。根据上述分析可知，在传统矢量调制的区域包含有两对小矢量，可以采用一对小矢量控制中点电压平衡，选择另外一对小矢量来降低SVG开关损耗和避免P状态与N状态之间的跳变。但是，阴影区域由于只有一个小矢量参与合成，因此只能将小矢量优先用于中点电压平衡的控制。根据上述分析可知，在传统矢量调制的阴影区域(如图1所示)包含有两对小矢量，可以采用一对小矢量控制中点电压平衡，选择另外一对小矢量来降低SVG开关损耗和避免P状态与N状态之间的跳变。但是，阴影区域由于只有一个小矢量参与合成，因此只能将小矢量优先用于中点电压平衡的控制。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种考虑三相不平衡治理的降低SVG开关损耗的方法，所提出的调制策略电能质量空间矢量调制(PQSVPWM)中增加了一个新的虚拟中矢量VNM。本专利技术所采用的技术方案如下：一种降低SVG开关损耗的方法，考虑三相不平衡治理，增加一个新的虚拟中矢量VNM。将虚拟中矢量重新定义，新的虚拟中矢量VNM由原中矢量和邻近的两对小矢量合成得到。因此参考矢量在空间矢量图的任何区域都有两个成对的小矢量参与合成，其中一个用于控制中点电压的平衡，另一对小矢量用于降低SVG开关损耗。在每个开关周期内根据中点电压波动和开关序列选择合适的小矢量，在控制中点电压平衡的基础上有效地减小了器件的开关损耗。本专利技术的有益效果：本专利技术在有效治理三相不平衡的同时，可以进行其它目标的优化控制。在一个开关周期内通过选择合适的小矢量和控制开关作用序列，减小了中点电压的波动和开关损耗，当逆变器用于高压大功率时，损耗减小效果更明显，从而减小了散热器尺寸，降低了系统成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的属于本申请保护范围之内的附图。图1是传统矢量调制的空间矢量图；图2是本专利技术实施例的新的虚拟中矢量的空间矢量图A-F大区的示意图；图3是本专利技术实施例的g-h坐标系A大区各矢量坐标的示意图；图4a是a相电流最大时A1区域降低开关损耗的开关序列示意图；图4b是b相电流最大时A1区域降低开关损耗的开关序列示意图；图4c是c相电流最大时A1区域降低开关损耗的开关序列示意图；图5a是传统的SVM方法的开关序列示意图；图5b是传统的VSVM方法的开关序列示意图；图5c、5d是本专利技术实施例的PQSVPWM方法的开关序列示意图；图6a、6b是传统方法与本专利技术方法的降低开关损耗的比较示意图。具体实施方式下面结合附图，具体说明本专利技术的实施方式。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。一种考虑三相不平衡治理降低SVG开关损耗的方法，增加一个新的虚拟中矢量VNM，新的虚拟中矢量VNM由原中矢量和邻近的两对小矢量合成得到。设计新的虚拟中矢量VNM的原则为：1)降低中矢量对中点电流的影响；2)在空间矢量图的任何区域内，合成参考矢量的基本矢量都包含有两对正、负小矢量。下面以A大区为例进行说明，其他大区分析方法类似。新的虚拟中矢量VNM0定义为：VNM0＝kA0VM0+kA1VS0+kA2VS1(1)式(1)中：系数kA0、kA1、kA2∈[0，1]，且kA0+kA1+kA2＝1。VS0为小矢量POO/ONN，VS1为小矢量PPO/OON，因为VNM在不同扇区需要用不同的变量表示，VM0代表此时在A大区的矢量状态。因此新的虚拟中矢量VNM0包含两对小矢量，可以通过调整系数kA0、kA1、kA2控制新的虚拟中矢量和各小矢量的作用时间，实现中点电平衡和降低SVG开关损耗控制等其他优化目标的控制。为论述方便，本实施例中取kA1＝kA2。例如，当kA0＝1/5，kA1＝kA2＝2/5时，得到新的空间矢量图(newspacevectordiagram，NSVD)。如图2所示，是本专利技术实施例的新的虚拟中矢量的空间矢量图A-F大区的示意图，每个大区又可以为5个小区。图2中的Vnm0与公式中的VNM0相同，此时都在描述A大区的情况。为了简化矢量分区和作用时间的计算，将g-h坐标系引入到矢量图中，通过坐标变换，得到g-h坐标系A大区各矢量坐标。如图3所示，是本专利技术实施例的g-h坐标系A大区各矢量坐标的示意图(三电平空间矢量图)。设参考电压矢量在g-h坐标系中的坐标为(vrg，vrh)，参考电压矢量所处的大区的位置可以通过下表1的简单逻辑判断得到。表1大区的分区方法以A大区为例，通过如表2简单的算术运算可以得到参考电压矢量所处的小三角形。其它大区算法类似。表2A区判断规则在一个控制周期内，一个给定的参考电压矢量由最近的3个矢量合成，以A为例，每个小三角形的参考电压矢量选择如下表3所示。(P代表UDC/2,0代表0V,N代表-UDC/2)表3A区空间矢量选择表当采用本专利技术提出的考虑三相不平衡治理的SVG开关损耗降低方法时，在NSVD图的任何区域内都包含有两对小矢量，因此在控制中点电压的前提下，可以根据相电流的情况合理选择相应的小矢量灵活组成三相开关序列，从而降低开关损耗。为了更有效控制中点电压平衡，定义Q为中点电压平衡系数：Q＝ixd(Vsi)Tsw(2)式(2)中：VSi为参与合成参考矢量的基本小矢量，如上表3所示；ix为该基本小矢量的对应的相电流(x＝a，b，c)；d(VSi)为该基本小矢量对应的占空比的小矢量本身的占空比和合成新虚拟中矢量的该小矢量占空比之和)；TSW为开关周期。例如在图3的A3小区内，参考电压矢量Vref由小矢量VS0、VS1和新的虚拟中矢量VNM0合成，其占空比分别为d(VS0)、d(VS1)和d(VNMO)，可得：Q(Vs0)＝ia(d(Vs0)+KA1d(VNM0))Ts本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低SVG开关损耗的方法，其特征在于，考虑三相不平衡治理，增加一个新的虚拟中矢量V

【技术特征摘要】
1.一种降低SVG开关损耗的方法，其特征在于，考虑三相不平衡治理，增加一个新的虚拟中矢量VNM，新的虚拟中矢量VNM由原中矢量和邻近的两对小矢量合成得到；新的虚拟中矢量VNM中的一对小矢量用于调制中点电压平衡，另一对小矢量用于降低SVG开关损耗。


2.根据权利要求1所述的一种降低SVG开关损耗的方法，其特征在于，设计新的虚拟中矢量VNM的原则为：1)降低中矢量对中点电流的影响；2)在空间矢量图的任何区域内，合成参考矢量的基本矢量都包含有两对正、负小矢量。


3.根据权利要求1或2所述的一种降低SVG开关损耗的方法，其特征在于，在空间矢量图的A大区，新的虚拟中矢量VNM0定义为：
VNM0＝kA0VM0+kA1VS0+kA2VS1(1)
式(1)中：系数kA0、kA1、kA2∈[0，1]，且kA0+kA1+kA2＝1；VS0为小矢量POO/ONN，VS1为小矢量PPO/OON，VM0代表在A大区的矢量状态；新的虚拟中矢量VNM0包含两对小矢量，通过调整系数kA0、kA1、kA2控制新的虚拟中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鼎立，商和龙，张洪波，李洪全，孙建萍，
申请(专利权)人：山东电工电气集团新能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37