System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法技术_技高网

一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法技术

技术编号:41282594 阅读:6 留言:0更新日期:2024-05-11 09:32
本发明专利技术公开了一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,针对传统载波移相方法引入的直流和低频环流问题,本专利提出了一种载波重构方法;该重构法通过交替设置互补的载波起始相位角,实现两个周期内载波均衡对称,消除因不对称载波引入的直流以及低频环流。该重构载波提供了一种通用解决方案,它可以解决所有基于传统移相载波调制策略的直流和低频环流问题。同时,该载波重构法避免了共模电感或相间耦合电感的磁芯饱和,简化了这类电感的设计复杂性。本发明专利技术不仅可以降低电感体积和提升电感能效,同时还提高了多并联变换器的整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环流优化的载波调制实现方法,具体涉及一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法


技术介绍

1、随着工业场合不断增长的大功率需求,多并联变流器被广泛应用于大功率电机驱动、并网风力发电和不间断电源等各种大功率应用场合。多并联功率变流器通过将多台两电平变流器直接并联在实现降低体积与成本的同时,倍增了系统容量,成为一种优秀的电流扩容拓扑。

2、按控制结构不同,多并联变流器可分为分散式和集中式。在分散式结构中,每个变流器和单独的控制器组成独立单元,每个单元独立运行;在集中式结构中,所有变流器在单个中央控制器下进行集中控制,可以实现载波交错。通过交错载波,集中式架构有效抑制了并联变换器的输出电流谐波,提升并联输出电流品质,因而获得了大量关注。

3、然而,采用交错载波,在每个载波周期内的不同台并联变流器的瞬时开关状态存在差异,继而在不同台之间产生了环流。这些环流可分为单相环流和零序环流两类。单相环流在不同台的同相并联支路之间流动,而零序环流则在每个变流器之间流动,两者都增加了开关管的损耗,降低了整个系统的效率。为抑制上述环流,通常在多并联变换器中增加滤波电感。根据所抑制的环流对滤波电感进行分类,分为相间耦合电感和共模电感:相间耦合电感用于抑制并联支路中的单相环流;共模电感用于抑制并联变流器之间的零序环流。虽然两种电感抑制的环流类型不同,但它们都是多并联变换器中的重要元件,影响着多并联变换器的整体尺寸和性能。

4、单相环流和零序环流都是由瞬时开关状态差产生的,其表现为高频特性,往往是开关频率的数倍。因此,用于抑制这些高频电流的共模电感或相间耦合电感通常使用铁氧体等核心材料,这些材料在高频下具有良好的磁性。值得注意的是,高频电感通常较小,因为在高频时有效阻抗所需的电感较低。然而,当这些高频电感遇到直流和低频环流时,磁芯饱和会降低电感器抑制高频电流的效率,并导致严重的热问题。为了防止饱和,同时在低频率下获得高电感,通常需要更大的铁芯。因此,当多并联变流器系统中存在直流和低频环流时,所需电感变得更大,更昂贵,效率更低。因此,消除因不对称载波引入的直流以及低频环流具有重要意义。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,解决所有基于传统移相载波调制策略的直流和低频环流问题;同时,该载波重构法避免了共模电感或相间耦合电感的磁芯饱和,简化了这类电感的设计复杂性。

2、实现本专利技术目的的技术解决方案为:

3、一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,对于n台并联变流器,通过交替设置互补的载波起始相位角,实现两个周期内载波均衡对称,消除采用传统载波移相方法引入的直流以及低频环流,该重构载波提供了一种通用解决方案,它可以解决所有基于传统移相载波调制策略的直流和低频环流问题;同时,该载波重构法避免了共模电感或相间耦合电感的磁芯饱和,简化了这类电感的设计复杂性。

4、优选地,所述n台并联变流器的载波起始相位角设置为:

5、第一台变流器载波起始相位角为θ1,以第一台为基准,各台之间的载波移相2π/n;

6、以第一台载波为基准,第二台变流器载波移相δθ2=2π/n,其载波起始相位角为θ2=θ1+2π/n;

7、以第一台载波为基准,第k台变流器载波移相δθk=2π(k-1)/n,其载波起始相位角为θk=θ1+2π(k-1)/n;

8、以第一台载波为基准,第n台变流器载波移相δθn=2π(n-1)/n,其载波起始相位角为θn=θ1+2π(n-1)/n。

9、优选地,所述的第一台变流器载波一般为倒三角形或正三角形,此时θ1=0°或π。

10、优选地,当θ1=0°或π时,对于第k台变流器,其起始相位角为θk,对应存在第p台变流器,其起始相位角为θp,满足θp=2π-θk。

11、优选地,进行载波重构具体为,对于第k台变流器,以两个开关周期为重复周期,第一个开关周期的载波起始相位角为θk,第二个开关周期的载波起始相位角为θp,交替设置载波起始相位角,实现两个周期内载波均衡对称;对于第p台变流器,以两个开关周期为重复周期,第一个开关周期的载波起始相位角为θp,第二个开关周期的载波起始相位角为θk,交替设置载波起始相位角,实现两个周期内载波均衡对称。

12、优先地,当同一台三相载波采用不同起始相位角,其载波重构方法具体为:

13、第k台变流器a、b、c三相依次选择起始相位角xk,yk,zk,以两个开关周期为重复周期,第一个开关周期a、b、c三相的起始相位角依次选择xk,yk,zk,第二个开关周期a、b、c三相的起始相位角依次选择2π-xk,2π-yk,2π-zk。

14、优选地,并联台数n可以取大于1的正整数,当n为偶数时,第1台和第(n/2+1)台变流器不需要进行载波重构,剩余n-2台变流器需要进行载波重构;当n为奇数时,第1台变流器不需要进行载波重构,剩余n-1台变流器需要进行载波重构。

15、优选地,所述现有调制策略包括spwm、svpwm、icpspwm、dpwm、azspwm以及现有的多台并联的调制策略。

16、一种计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有可执行程序,所述可执行程序被处理器执行实现所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法。

17、与现有技术相比,本专利技术的有益效果为:(1)通过软件算法消除直流和低频环流,保证共模电感或相间耦合电感设计可以专注于其原始高频特性;(2)不仅使电感设计更具成本效益和空间效率,而且还提高了多并联变换器的整体性能;(3)对多并联变流器调制策略具有通用性,对任意台数的变流器并联,均能有效消除直流和低频环流。

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【技术保护点】

1.一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,对于n台并联变流器,通过交替设置互补的载波起始相位角进行载波重构,实现两个周期内载波均衡对称。

2.根据权利要求1所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,所述n台并联变流器的载波起始相位角设置为:

3.根据权利要求2任一所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,所述的第一台变流器载波为倒三角形或正三角形,此时θ1=0°或π。

4.根据权利要求3所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,当θ1=0°或π时,对于第k台变流器,其起始相位角为θk,对应存在第p台变流器,其起始相位角为θp,满足θp=2π-θk。

5.根据权利要求4所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,所述n取大于1的正整数,当n为偶数时,第1台和第(n/2+1)台变流器不需要进行载波重构,剩余n-2台变流器需要进行载波重构;当n为奇数时,第1台变流器不需要进行载波重构,剩余n-1台变流器需要进行载波重构。

6.根据权利要求4所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,进行载波重构具体为,对于第k台变流器和第p台变流器,当两者的起始相位角满足θp+θk=2π时:

7.根据权利要求6所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,当同一台并联变流器三相载波采用不同起始相位角,其载波重构方法具体为:

8.根据权利要求7所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,所述现有调制策略包括SPWM、SVPWM、ICPSPWM、DPWM、AZSPWM以及现有的多台并联的调制策略。

9.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质存储有可执行程序,所述可执行程序被处理器执行实现权利要求1-8任一项所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法。

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【技术特征摘要】

1.一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,对于n台并联变流器,通过交替设置互补的载波起始相位角进行载波重构,实现两个周期内载波均衡对称。

2.根据权利要求1所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,所述n台并联变流器的载波起始相位角设置为:

3.根据权利要求2任一所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,所述的第一台变流器载波为倒三角形或正三角形,此时θ1=0°或π。

4.根据权利要求3所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,当θ1=0°或π时,对于第k台变流器,其起始相位角为θk,对应存在第p台变流器,其起始相位角为θp,满足θp=2π-θk。

5.根据权利要求4所述的一种消除多并联变流器直流及低频环流的载波重构方法,其特征在于,所述n取大于1的正整数,当n为偶数时,第1台和第(n/2+1)台变流器不需要进行载波重构,...

【专利技术属性】
技术研发人员:曾志勇金晓亮崔振王丹
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:

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