[發明專利]一種諧振直流環節三相逆變器的負載自適應換流控制方法

有效

• 申請號: 201710749906.7
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107493025B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 褚恩輝;李思;王曉標;王長凱
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明提供一種諧振直流環節三相逆變器的負載自適應換流控制方法，逆變器包括換流電路、逆變橋、負載電路、控制電路和直流電源；該逆變器采用斜率正負交替的鋸齒載波調制策略，將換流電路的動作頻率降為傳統的三角載波調制策略的1/6；在斜率正負交替的鋸齒載波調制策略的基礎上施用負載自適應換流控制方法，根據負載電流的大小動態調節換流開關管的開關時間，準確實現主功率開關管的軟切換。本發明避免了換流電感電流的過零反向過程，延長逆變器的使用壽命；減少了換流電路過多的動作次數和多余的延遲時間，有效的提升了逆變器的直流母線電壓利用率和效率。

技術領域

本發明涉及逆變器技術領域，尤其涉及一種諧振直流環節三相逆變器的負載自適應換流控制方法。

背景技術

隨著逆變器在電機驅動、不間斷電源、新能源并網等諸多領域的廣泛應用，使用者對其體積、重量、變換效率、功率密度等性能指標提出了越來越高的要求，而實現逆變器小型化、輕量化、高效率、高功率密度的最直接方法就是提高逆變器的開關頻率。但是單純的提高通過開關頻率又會增大逆變器的開關損耗，并且帶來嚴重的電磁干擾(EMI)問題。因此，軟開關逆變技術應運而生。

軟開關逆變器最早由美國威斯康星大學的D.M.Divan(迪萬)博士在1989年提出，由于Divan博士提出的拓撲中諧振電路位于直流電源側，因此稱其為諧振直流環節軟開關逆變器。諧振直流環節軟開關逆變器在實現逆變器小型化、輕量化的同時，也成功的降低了開關損耗并且通過減小電壓變化率dv/dt和電流變化率di/dt的方式抑制了電磁干擾問題。

但傳統的諧振直流環節軟開關逆變器普遍存在開關器件電壓應力較大；諧振電壓峰值較高；電壓過零點與逆變器開關方法難以同步，使逆變器輸出大量諧波等問題；為了解決上述問題，國內外的學者們提出了并聯諧振直流環節軟開關逆變器。但是這些并聯諧振直流環節軟開關逆變器也存在一些問題，例如有些回路的諧振網絡需設置電感電流閾值或進行電容預充電，給電路在全負載范圍內實現軟開關動作帶來了困難；有些回路使用耦合電感，從而增加了諧振直流環節逆變器的體積、重量與成本；有些回路含有大容量電解電容，從而導致了逆變器的中性點電位變化的問題。

《中國電機工程學報》2008年第28卷第12期公開了“電機驅動用新型諧振直流環節電壓源逆變器”，該逆變器的拓撲結構如圖1所示。該諧振直流環節逆變器的換流電路包括母線開關管V₁，兩個換流開關管V₂和V₃，三個輔助換流電容C₁、C₂和C_r，1個換流電感L_r和六個二極管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅和D₆。該逆變器既克服了傳統PWM逆變器開關損耗大、電磁干擾嚴重的缺點，又具有以下優點：①所有開關管均為零電壓或零電流開關；②不需要對諧振元件設置相關閾值；③逆變橋的續流二極管也是軟關斷，克服了反向恢復問題；④可以實現PWM調制。但該逆變器仍然存在不足之處：①該逆變器的換流電路使用一個換流電感，存在電感電流的過零反向過程，由于磁滯的原因，會讓電感線圈產生磁滯損耗并且磁飽和，縮短了逆變器的使用壽命；②該逆變器采用傳統的三角載波調制策略，在一個開關周期內，為實現主功率開關管的軟切換，換流電路需要動作6次，過多的動作次數會造成直流母線電壓利用率的大幅降低和換流電路傳輸損耗的急劇上升；③該逆變器采用傳統的定時間控制方法，多余的延遲時間會進一步降低直流母線電壓的利用率，同時增加換流電路的傳輸損耗。

發明內容

本發明實施例提供一種諧振直流環節三相逆變器的負載自適應換流控制方法，避免了換流電感電流的過零反向過程，延長逆變器的使用壽命，準確實現主功率開關管的軟切換。

本發明提供一種諧振直流環節三相逆變器的負載自適應換流控制方法，所述諧振直流環節三相逆變器包括：換流電路、逆變橋、負載電路、控制電路和直流電源；