一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统，包括级联H桥模块和PWM调制模块，级联H桥模块与PWM调制模块连接，级联H桥模块包括H桥电路、滤波器、电感和电阻，电阻通过电感连接滤波器，滤波器连接H桥电路。本发明专利技术的有益效果：本发明专利技术可以提前准确预测电流过零，提前时间约等于指令电压的信号通信时间，可以根据预测的电流提前进行DTC；易在CHB转换器中实现；只需三角波就可以产生等效的N电平PSC

【技术实现步骤摘要】
一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统


[0001]本专利技术涉及变压器测试
，尤其是一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统。

技术介绍

[0002]变压器是电力系统中的关键设备之一，广泛应用于电力系统。变压器短路是电力系统中一个非常严重的问题。因此，测试变压器承受短路能力的短路试验非常重要。
[0003]传统的测试方案一般采用专用电网或短路发生器作为电源，体积大、投资高、操作复杂。与它们相比，级联H桥(CHB)多电平变换器具有模块化优良、效率高、投资少等优点，非常适合用作变压器短路测试的电源。
[0004]由于半导体开关不是理想的开关，具有开通和关断时间，同一桥臂的上下两个开关管不能同时动作。需要加入死区，避免同一桥臂上下开关管同时开通，造成短路。因此，产生的电压误差被引入到变换器的桥臂。CHB变换器的桥臂数随着电平数的增加而增加，产生的死区效应更加严重，导致输出电压波形畸变，不能满足上述要求，甚至损坏负载；因此，需要补偿死区时间效应。
[0005]在大多数情况下，死区时间补偿(DTC)方法基于平均值理论和伏秒平衡原理，需要对相电流进行采样并实施不同的补偿方案。需要相电流方向来确定其符号的伏秒误差被平均添加到周期内的命令电压。因此，为了更好的补偿死区时间效应，需要对CHB输出电流进行准确预测；由于CHB复杂的拓扑结构，其PWM调制计算较为繁琐，不利于CHB开关管的控制。
[0006]因此，针对上述问题提出一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统，以解决上述问题。
[0008]一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统，包括级联H桥模块和PWM 调制模块，所述级联H桥模块与PWM调制模块连接，所述级联H桥模块包括H 桥电路、滤波器、电感和电阻，所述电阻通过电感连接滤波器，所述滤波器连接H桥电路。
[0009]优选地，所述H桥电路包括若干个H桥模块，相邻两个所述H桥模块之间连接。
[0010]优选地，所述H桥模块包括直流侧电容器和四个IGBT晶体管，四个所述 IGBT晶体管依次连接，所述直流侧电容器的两端连接IGBT晶体管。
[0011]优选地，每个所述IGBT晶体管反向并联一个二极管。
[0012]优选地，所述PWM调制模块将原三角波载波分为N个部分，每一个部分采用以频率为Nfs的三角波为载波的等效方法来模拟CHB控制器产生的开关信号。
[0013]其中开关信号的生成方法将低频参考波形与高频三角载波波形进行比较, 当参考波形大于三角载波波形时，相脚切换到高电平；否则，切换到低电平, 生成PWM波形控制开关管的开通和关断。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术可以提前准确预测电流过零，提前时间约等于指令电压的信号通信时间，可以根据预测的电流提前进行DTC；易在CHB转换器中实现；只需要一个三角波就可以产生等效的N电平PSC
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PWM开关序列，降低了计算复杂度和资源，可以轻松扩展到任意数量的模块；减小了电流过零时输出电压的间隙，抑制了补偿引起的电压振荡；可以有效抑制低频谐波；采用DTC方案后的谐波含量低于没有采用DTC的谐波含量；所提出的DTC方案在整个动态过程中仍能保持良好的性能。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的级联H桥结构示意图；
[0016]图2为本专利技术的单H桥模块结构示意图；
[0017]图3为本专利技术的PWM调制模块电路示意图；
[0018]图4为本专利技术的PWM调制模块波形示意图。
具体实施方式
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0020]如图1并结合图2至图4所示，一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统，包括级联H桥模块和PWM调制模块，所述级联H桥模块与PWM调制模块连接，所述级联H桥模块包括H桥电路、滤波器LC、电感L1和电阻R1，所述电阻R1通过电感L1连接滤波器LC，所述滤波器LC连接H桥电路。
[0021]进一步的，所述H桥电路包括若干个H桥模块A1，相邻两个所述H桥模块A1之间连接。
[0022]进一步的，所述H桥模块A1包括直流侧电容器和四个IGBT晶体管，四个所述IGBT晶体管依次连接，所述直流侧电容器的两端连接IGBT晶体管。
[0023]进一步的，每个所述IGBT晶体管反向并联一个二极管。
[0024]进一步的，所述PWM调制模块将原三角波载波分为N个部分，每一个部分采用以频率为Nfs的三角波为载波的等效方法来模拟CHB控制器产生的开关信号。
[0025]其中开关信号的生成方法将低频参考波形与高频三角载波波形进行比较, 当参考波形大于三角载波波形时，相脚切换到高电平；否则，切换到低电平, 生成PWM波形控制开关管的开通和关断。
[0026]本专利技术可以提前准确预测电流过零，提前时间约等于指令电压的信号通信时间，可以根据预测的电流提前进行DTC；易在CHB转换器中实现；只需要一个三角波就可以产生等效的N电平PSC
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PWM开关序列，降低了计算复杂度和资源，可以轻松扩展到任意数量的模块；方法减小了电流过零时输出电压的间隙，抑制了补偿引起的电压振荡；可以有效抑制低频谐波；采用DTC方案后的谐波含量低于没有采用DTC的谐波含量；所提出的DTC方案在整个动态过程中仍能保持良好的性能。
[0027]级联H桥模块由N个级联的H桥模块组成，并通过一个LC滤波器输出，每个H桥包含一个直流侧电容器和四个IGBT/二极管，每个IGBT反并联一个二极管，用于泄放能量，每个H桥模块可以在交流侧产生3个电平：正电平、负电平和，输出电压可以合成到(2N+1)个电平；
每个H桥上开关器件的应力是原单H桥系统的1/N。
[0028]PWM调制模块采用PSC
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PWM方案，PSC
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PWM采用单极调制技术实现，PSCPWM 方案的通常操作对所有H桥使用一对互补参考信号，每个H桥都有一个单独的三角形载波，每个三角波具有不同的相角。
[0029]将原三角波载波分为N个部分，每一个部分采用以频率为Nfs的三角波为载波的等效方法来模拟CHB控制器产生的开关序列，且CHB的输出性能是一致的；开关信号生成的基本过程是将低频参考波形与高频三角载波波形进行比较；当参考波形大于三角载波波形时，相脚切换到高电平；否则，切换到低电平；生成PWM波形控制开关管的开通和关断。
[0030]将参考波分为整数部分和小数部分，对小数部分单独进行调制，对整数部分只进行开通和关断的操作，可以达到与原PSC
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PWM方案相同的效果；只要一个三角波就可以产生等效的N电平PSC
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PWM开关序列；再根据相电压、相电流和开关顺序的递推关系，可以准确预测下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统，其特征在于：包括级联H桥模块和PWM调制模块，所述级联H桥模块与PWM调制模块连接，所述级联H桥模块包括H桥电路、滤波器(LC)、电感(L1)和电阻(R1)，所述电阻(R1)通过电感(L1)连接滤波器(LC)，所述滤波器(LC)连接H桥电路。2.如权利要求1所述的一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统，其特征在于：所述H桥电路包括若干个H桥模块(A1)，相邻两个所述H桥模块(A1)之间连接。3.如权利要求1所述的一种基于相移载波脉宽调制的电流预测系统，其特征在于：所述H桥模块包括直流侧电容器和四个IGBT晶体管，四个所述IGBT晶体管依次连接，所述直流侧电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智雄，
申请(专利权)人：武汉高仕达电气有限公司，
类型：发明
国别省市：