T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM制造技术

本发明专利技术提供的一种T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM，包括以下步骤：S1.构建半波对称SHEPWM约束方程，将不同三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3代入约束方程中进行求解，得到用于T型三电平变换器工作的不同的开关角度；S2.以得出的开关角度控制T型三电平变换器工作，并且计算在不同的开关角度下的T型三电平变换器各器件的功率损耗，并确定出加权总谐波畸变率；S3.基于加权总谐波畸变率和T型三电平变换器各器件的功率损耗确定出最优三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3，并以最优三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3对应的开关角度控制T型三电平变换器工作。变换器工作。变换器工作。

【技术实现步骤摘要】
T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM


[0001]本专利技术涉及一种变换器功率损耗均衡控制方法，尤其涉及一种T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM。

技术介绍

[0002]T型三电平变换器通常用于一些大功率场合，其开关器件总功率损耗和不同开关器件之间功率损耗分布不均始终是一个巨大的挑战。目前使用的一种基于传统的1/4波对称SHEPWM的策略，通过求解约束方程能够消除特定低次谐波。该方法可以确保较好的输出性能，同时大大降低开关频率，从而较好的降低总功率损耗。但是，该策略无法应对不同开关器件功率损耗分布不均匀的问题。
[0003]尽管一些低开关频率调制策略可以降低总功率损耗，但它们不能均衡不同开关器件的功率损耗分布。相反，一些方法只能在高开关频率下通过变换器的软件和硬件冗余状态来平衡不同开关器件的功率损耗分布，无法减少总功率损耗。目前还没有能够同时降低总功率损耗和均衡功率损耗分布的方法。
[0004]因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM，不仅仅确保变换器具有良好的输出性能，同时能够有效降低变换器的总功率损耗，而且还能够均衡变换器中不同开关器件的功率损耗分布，能够延长变换器的实际使用寿命。
[0006]本专利技术提供的一种T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM，
[0007]S1.构建半波对称SHEPWM约束方程，将不同三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3代入约束方程中进行求解，得到用于T型三电平变换器工作的不同的开关角度；
[0008]S2.以得出的开关角度控制T型三电平变换器工作，并且计算在不同的开关角度下的T型三电平变换器各器件的功率损耗，并确定出加权总谐波畸变率；
[0009]S3.基于加权总谐波畸变率和T型三电平变换器各器件的功率损耗确定出最优三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3，并以最优三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3对应的开关角度控制T型三电平变换器工作。
[0010]进一步，步骤S1中，半波对称SHEPWM约束方程为：
[0011][0012]其中：a1表示经傅里叶分解后基波电压在余弦分量上的幅值，b1表示经傅里叶分解后基波电压在正弦分量上的幅值，a
n
和b
n
均表示n次谐波电压幅值，u
dc
/2表示输出电压幅值，2N表示半个周期内的开关角个数，α
i
表示第i个开关的开关角度，m表示调制比。
[0013]进一步，采用牛顿拉夫逊迭代算法对半波对称SHEPWM约束方程进行求解得到开关角度。
[0014]进一步，步骤S2中，通过如下方法计算在不同的开关角度下的T型三电平变换器各器件的功率损耗：
[0015][0016]其中：v
on
表示开关器件在导通状态下的压降；V
o
为开关器件的导通阈值电压，R
o
为开关器件的动态电阻，i
c
表示流过开关器件的正向电流大小。T
S
和
△
t分别表示基波的周期和采样时间。p
cond
(t)和P
cond
分别表示开关器件的瞬时功率损耗和平均功率损耗。
[0017]进一步，三次谐波相对于基波的相位θ3的最优值为0。
[0018]进一步，通过如下方法计算三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3：
[0019][0020]进一步，三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3的最优值通过如下方法确定：
[0021]如果以功率损耗为判断基准：
[0022]确定T型三电平变换器的开关器件之间的平均功率损耗差值最小值；
[0023]并找出差值最小值时对应的三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3为最优值；
[0024]如果以加权总谐波畸变率为判断基准：
[0025]确定出在不同开关角度下加权总谐波畸变率最小值对应的三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3为最优值。
[0026]进一步，通过如下方法确定加权总谐波畸变率：
[0027][0028]其中：V1和V
n
分别表示基波和n次谐波的电压幅值。
[0029]本专利技术的有益效果：通过本专利技术，不仅仅确保变换器具有良好的输出性能，同时能够有效降低变换器的总功率损耗，而且还能够均衡变换器中不同开关器件的功率损耗分布，能够延长变换器的实际使用寿命。
附图说明
[0030]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0031]图1为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0032]以下进一步对本专利技术做出详细说明：
[0033]本专利技术提供的一种T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM，包括以下步骤：
[0034]S1.构建半波对称SHEPWM约束方程，将不同三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3代入约束方程中进行求解，得到用于T型三电平变换器工作的不同的开关角度；其中，采用牛顿拉夫逊迭代算法对半波对称SHEPWM约束方程进行求解得到开关角度，牛顿拉夫逊迭代算法为现有技术，在此不加以赘述；
[0035]S2.以得出的开关角度控制T型三电平变换器工作，并且计算在不同的开关角度下的T型三电平变换器各器件的功率损耗，并确定出加权总谐波畸变率；
[0036]S3.基于加权总谐波畸变率和T型三电平变换器各器件的功率损耗确定出最优三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3，并以最优三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3对应的开关角度控制T型三电平变换器工作。通过上述方法，不仅仅确保变换器具有良好的输出性能，同时能够有效降低变换器的总功率损耗，而且还能够均衡变换器中不同开关器件的功率损耗分布，能够延长变换器的实际使用寿命。
[0037]本实施例中，步骤S1中，半波对称SHEPWM约束方程为：
[0038][0039]其中：a1表示经傅里叶分解后基波电压在余弦分量上的幅值，b1表示经傅里叶分解后基波电压在正弦分量上的幅值，a
n
和b
n
均表示n次谐波电压幅值，u
dc
/2表示输出电压幅值，2N表示半个周期内的开关角个数，α
i
表示第i个开关的开关角度；m表示调制比，其理论最大值为0.9；由于当m过高时无法有效注入三次谐波，因此本专利技术所提出方法的最大m为0.8。
[0040]本实施例中，步骤S2中，通过如下方法计算在不同的开关角度下的T型三电平变换器各器件的功率损耗：
[0041][0042]其中：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM，其特征在于：包括以下步骤：S1.构建半波对称SHEPWM约束方程，将不同三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3代入约束方程中进行求解，得到用于T型三电平变换器工作的不同的开关角度；S2.以得出的开关角度控制T型三电平变换器工作，并且计算在不同的开关角度下的T型三电平变换器各器件的功率损耗，并确定出加权总谐波畸变率；S3.基于加权总谐波畸变率和T型三电平变换器各器件的功率损耗确定出最优三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3，并以最优三次谐波的幅值与基波幅值的比例k3以及三次谐波相对于基波的相位θ3对应的开关角度控制T型三电平变换器工作。2.根据权利要求1所述T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM，其特征在于：步骤S1中，半波对称SHEPWM约束方程为：其中：a1表示经傅里叶分解后基波电压在余弦分量上的幅值，b1表示经傅里叶分解后基波电压在正弦分量上的幅值，a
n
和b
n
均表示n次谐波电压幅值，u
dc
/2表示输出电压幅值，2N表示半个周期内的开关角个数，α
i
表示第i个开关的开关角度，m表示调制比。3.根据权利要求1所述T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM，其特征在于：采用牛顿拉夫逊迭代算法对半波对称SHEPWM约束方程进行求解得到开关角度。4.根据权利要求1所述T型三电平变换器功率损耗均衡能力的半波对称SHEPWM，其特征在于：步骤S2中，通过如下方法计算在不同的开关角度下...

【专利技术属性】
技术研发人员：管勃，刘振华，张文莉，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：