[發(fā)明專利]一種多電平T型變換器的功率因數(shù)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910080636.0
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101527504A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭瓊林;賀明智;孫湖;楊中平;張立偉;郝瑞祥;游小杰;林飛;黃先進(jìn);王琛琛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/217
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 童曉琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電路控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多電平T型變換器的功率因數(shù)控制方法。

背景技術(shù)

在申請人為北京交通大學(xué)，申請?zhí)枮?00810118835.1，名稱為多電平整流的T型變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的專利申請中，提出了多電平T型變換器電路。與傳統(tǒng)的多電平電路相比，多電平T型電路在電路拓展、電容平衡等方面具有優(yōu)勢。多電平T型變換器的最多層是二極管，無法實現(xiàn)變換器輸入側(cè)電流與輸入側(cè)電壓反方向的工作模式，因此傳統(tǒng)的單位功率因數(shù)控制無法應(yīng)用于多電平T型變換器。而且，多電平T型變換器的輸入側(cè)電流只能跟隨多電平T型變換器兩端的輸入電壓，即多電平T型變換器工作在非單位功率因數(shù)下。所以，多電平T型變換器的輸入側(cè)電流與電源電壓之間總會存在一個夾角，即相角差?？刂谱儞Q器輸入側(cè)電壓與電源電壓保持一個很小的夾角，而輸入電流與變換器輸入側(cè)電壓又是同相位，因此如果調(diào)節(jié)這個相角差，便可以提高多電平T型變換器的輸入功率因數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種多電平T型變換器的功率因數(shù)控制方法，用于提高多電平T型變換器的功率因數(shù)，從而改善多電平T型變換器的工作效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種多電平T型變換器的功率因數(shù)控制方法，其特征是所述方法包括下列步驟：

步驟1、根據(jù)基爾霍夫定律，獲得多電平T型變換器輸入側(cè)回路各個電壓、電流量的矢量關(guān)系；

步驟2、在多電平T型變換器承受的輸出功率范圍內(nèi)，設(shè)定多電平T型變換器輸出功率；

步驟3、設(shè)定電源電壓和功率因數(shù)，并根據(jù)步驟1的矢量關(guān)系，計算多電平T型變換器輸入側(cè)基波電壓的幅值和相位；

步驟4、通過PWM控制多電平T型變換器輸入側(cè)電壓的調(diào)制度和相位角，調(diào)節(jié)變換器輸入側(cè)基波電壓的幅值和相位，使其與步驟3中計算出的多電平T型變換器輸入側(cè)基波電壓的幅值大小相等并且相位相同，從而實現(xiàn)對多電平T型變換器功率因數(shù)的控制。

本發(fā)明的效果在于，通過本發(fā)明提供的多電平T型變換器的功率因數(shù)控制方法，在輸出功率一定時，通過調(diào)節(jié)變換器輸入側(cè)基波電壓的幅值和相位，達(dá)到控制多電平T型變換器電源電壓與輸入側(cè)電流的夾角的目的，從而實現(xiàn)提高多電平T型變換器的功率因數(shù)的目標(biāo)，使多電平T型變換器的工作效率得到改善。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的三電平T型變換器應(yīng)用電路圖。

圖2為本發(fā)明實施例提供的三電平T型變換器的輸入側(cè)電壓波形與電源電壓波形比較圖。

圖3為傳統(tǒng)的單位功率因數(shù)控制方式向量圖。

圖4為本發(fā)明提供的功率因數(shù)控制方式向量圖。

圖5為本發(fā)明提供的方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

不失一般性，本發(fā)明以三電平T型變換器作為例子進(jìn)行說明。圖1為本發(fā)明實施例提供的三電平T型變換器應(yīng)用電路圖。圖1中，三電平T型變換器包括開關(guān)管S_A11、S_A12、S_B11和S_B12；二極管D_TA11、D_TA12、D_TB11、D_TB12、D_BA11、D_BA12、D_BB11和D_BB12；電容C_T1和C_T2；以及電感L。

圖2為本發(fā)明實施例提供的三電平T型變換器的輸入側(cè)電壓波形與電源電壓波形比較圖。圖2中，多電平T型變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在一個工作周期內(nèi)可以分為四個區(qū)域，即t1、t2、t3和t4；U_S為變換器輸入側(cè)電壓曲線、U_S1是變換器輸入側(cè)基波電壓曲線，U_N為輸入電源電壓曲線。當(dāng)變換器工作在傳統(tǒng)的單位功率因數(shù)下，即電流波形與U_N電源電壓波形同相時，變換器輸入側(cè)電壓U_S在t1和t3時，無法按照圖2中所示，提供相應(yīng)的一級電壓(比如，在t1時，U_N為正，要求U_S為負(fù)一級的電壓臺階，實際上是做不到的，因為二極管的單相導(dǎo)電特性決定的，電流波形只能和U_S同相位)。這個說明輸入電流不能始終和輸入電源電壓保持同相位，即不能工作在單位功率因數(shù)下。