一种两电平H桥变流器的开关频率调制方法技术

本发明专利技术公开了一种两电平H桥变流器的开关频率调制方法，根据变流器输出基波范围、基波调制控制精度、系统效率和功率器件损耗等因素确定开关频率总阈值区间[f

【技术实现步骤摘要】
一种两电平H桥变流器的开关频率调制方法
本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种两电平H桥变流器的开关频率调制方法。
技术介绍
相比两电平三相全桥主回路结构，两电平H桥变流器拓扑可以提高电源电压利用率，有助于实现电力推进在船舶、轨道交通等大功率领域的应用。长期以来，在进行两电平H桥变流器的脉冲宽度调制时，开关频率通常被设置为某一固定值。固定开关频率虽然会简化变流器输出滤波器的设计，但会导致变流器输出开关频次谐波能量的集中，增大高频电磁干扰的噪声，引起高频振动噪声。在不影响电能质量的前提下，为解决传统变流器固定开关频率造成的高频振动噪声和电磁兼容问题，众多学者通过利用开关频率这一重要自由度，提出了一系列的PWM调制方法。2013年IEEE文献“VariableSwitchingFrequencyPWMforThree-phaseConvertersBasedonCurrentRipplePrediction”(“基于电流纹波预测的变开关频率三相变流器PWM研究”，2013年IEEE电力电子学报)针对三相全桥两电平变流器拓扑，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两电平H桥变流器的开关频率调制方法，其特征在于：基于开关频率阈值确认环节(1)、开关频率实时限制范围计算环节(3)、基于随机算法的开关频率调制环节(4)和基于纹波电流的开关频率预测调制环节(2)依次连接构成的控制系统；步骤为/n步骤1，根据变流器输出基波范围、基波调制控制精度、系统效率和功率器件损耗确定开关频率总阈值区间[f

【技术特征摘要】
1.一种两电平H桥变流器的开关频率调制方法，其特征在于：基于开关频率阈值确认环节(1)、开关频率实时限制范围计算环节(3)、基于随机算法的开关频率调制环节(4)和基于纹波电流的开关频率预测调制环节(2)依次连接构成的控制系统；步骤为
步骤1，根据变流器输出基波范围、基波调制控制精度、系统效率和功率器件损耗确定开关频率总阈值区间[fmin，fmax]；
步骤2，计算相电流纹波电流有效值和峰值，确定纹波电流指标限制的最低开关频率fN3；
步骤3，根据开关频率最小值fN3和总阈值区间[fmin，fmax]确定满足要求的开关频率实时限制范围[fmin-N，fmax-N]；
步骤4，在开关频率实时限制范围[fmin-N，fmax-N]内，利用随机因子δrandom进行开关频率的随机化。


2.根据权利要求1所述的一种两电平H桥变流器的开关频率调制方法，其特征在于，所述的步骤1中根据开关频率与输出基波的载波比计算得到开关频率总阈值的下限fmin，根据变流器系统效率、功率器件损耗、冷却系统计算开关频率总阈值的上限fmax。


3.根据权利要求2所述的一种两电平H桥变流器的开关频率调制方法，其特征在于，所述的步骤2具体包括：
步骤2.1，分别计算三相电流纹波电流的有效值ia(ripple-rms)、ib(ripple-rms)和ic(ripple-rms)，进而得到基于三相电流纹波电流有效值的待更新开关频率最小值fN1；
步骤2.2，分别计算三相电流纹波电流的峰值ia(ripple-max)、ib(ripple-max)和ic(ripple-max)，进而得到基于三相电流纹波电流峰值的待更新开关频率最小值fN2；
步骤2.3，确定纹波电流指标限制的最低开关频率：单一指标限制时开关频率fN3＝αfN1+(1-α)fN2；有效值和峰值双指标限制时开关频率fN3＝max(fN1,fN2)。


4.根据权利要求3所述的一种两电平H桥变流器的开关频率调制方法，其特征在于，所述的步骤2.1具体包括：
根据公式d(t)＝mcos(ωt)计算占空比，其中m和ω分别为调制比和基波频率，母线电压为Vdc，开关周期为Ts，回路等效电感为L，根据以下公式计算三相每个开关周期的电流纹波有效值：



进而计算三相电流纹波电流的平均有效值：



设纹波电流有效值限制最大为iripple-rms-require，根据iripple-rms＜iripple-rms-require可计算得到基于相电流纹波电流有效值的待更新开关频率最小值fN1。


5.根据权利要求3所述的一种两电平H桥变流器的开关频率调制方法，其特征在于，所述的步骤2.2中根据以下公式计算三相每个开关周期的电流纹波峰峰值：



进而计算三相电流纹波电流的最大峰峰值：
iripple-max＝max{ia(ripple-max),ib(ripple-max),ic(ripple-max)}，
设纹波电流峰峰值限制最大为iripple-max-require，根据iripple-max＜iripple-max-require可计算得到基于相...

【专利技术属性】
技术研发人员：何忠祥，袁飞雄，朱磊，尹传涛，冯君华，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42