[發明專利]基于免疫算法的三相逆變器無死區最優空間矢量控制方法

無效

• 申請號: 201310522320.9
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103546054A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 袁佳歆;趙震;費雯麗;陳柏超;田翠華
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;G06N3/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

技術領域

本發明涉及三相逆變器數字化控制技術領域，尤其是涉及基于免疫算法的三相逆變器無死區控制優化方法。

背景技術

三相電壓型逆變器在電力電子中已得到廣泛應用，其中開關器件的關斷時間要長于它的開通時間，若上橋臂沒有完全關斷的情況下橋臂已經導通，就會存在直通，產生過電壓，因此，必須引入死區時間防止直通，即這段時間內上下橋臂都關斷。但死區的存在將使得輸出電壓和電流發生非線性畸變[1]，且低次諧波增加，電機轉矩產生脈動，增加諧波損耗等，尤其是在電壓低，開關頻率高時影響更為嚴重。

胡慶波和孫向東等對如何補償逆變器的死區效應進行了研究，然而補償并不能從根本上解決問題。Peng和Yang提出禁止給不必要的開關門極驅動信號的一種的死區時間最小化的算法。Peng通過附加硬件檢測電路判斷功率管并聯二極管是否導通來檢測電流方向，然而，硬件檢測電路帶來了不可靠性、復雜性。更重要的問題是，由于開關造成的高頻紋波電流成分的存在，使得逆變器輸出電流在過零點附近反復穿越過零點，檢測輸出電路將出現高頻振蕩。同時，由于數字控制本身存在至少一個控制周期的延時，則在過零點附近，當控制器輸出功率管導通信號時，負載電流可能已經改變方向，導致檢測失敗。所以對三相逆變器采取補償和死區時間最小化并不能達到目的。

Y.Wang采用混合式PWM調制方法，提出常規區域不設置死區的控制策略，其原理對于常規區域：電流在正負半周內，實際上同一橋臂只有一個功率器件與并聯二極管導通電流，所以可以禁止實際不導通電流的功率器件驅動信號，讓其一直處于關斷狀態，則上下開關之間不用再設置死區，實現無死區控制，但該方法需要準確獲取每個開關的狀態檢測情況以及電流極性。且在過零區域仍然要插入一段死區時間，并不能實現整個過程中的無死區，波形仍然可能產生畸變。Y.Wang和Ramachandran?B通過判斷功率管并聯二極管是否導通來檢測電流方向而引入了電流檢測硬件電路，其中Ramachandran?B提出了不需要為檢測電路提供單獨的獨立電路電源，但是引入檢測回路，同時也將會產生經濟型和可靠性等方面的缺點。此外，Y.Wang和Ramachandran?B所提出的死區消除方法并不適應與有多個電流過零點的情況。但以上的無死區方法和補償死區時間、死區時間最小化大多只考慮了單相的情況，對于三相逆變器無死區并沒有深入研究，考慮了X.Cai三相逆變器的死區問題，但不能在整個周期內實現無死區，所以，以上方法都不能實現三相逆變器的無死區。

發明內容

本發明目的是針對現有技術所存在的技術問題，提供了一種有效的解決了消除逆變器死區影響的過零點的問題，且不需要非常精確的電流極性檢測裝置的基于免疫算法的三相逆變器無死區控制優化方法。

本發明還有一目的是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種能夠使逆變器開關器件開關狀態的過渡更加平滑，實現了各之間扇區無縫過渡的無死區控制的基于免疫算法的三相逆變器無死區控制優化方法。

本發明再有一目的是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種明顯減少三相逆變器輸出波形總諧波畸變率，提高了輸出波形質量的基于免疫算法的三相逆變器無死區控制優化方法。

本發明最后有一目的是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種能夠最大限度地減少開關損耗，且由于開關動作次數平均分配則可以提高器件的利用率和延長使用周期的基于免疫算法的逆變器無死區控制優化方法。

本發明的技術方案如下：

一種基于免疫算法的三相逆變器無死區最優空間矢量控制方法，基于定義：三相逆變器的上橋臂開關為Sa、Sb和Sc，相應的下橋臂開關為Sa′、Sb′和Sc′，三相逆變器中橋臂開關的單極性二值邏輯開關函數S_m按以下公式取值