[發明專利]一種考慮電感飽和特性的逆變器變開關頻率調制方法

有效

• 申請號: 201811289902.6
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109510445B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 蔣棟;李橋;陳嘉楠;張野馳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M1/44;H02M7/5387
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了一種考慮電感飽和特性的變開關頻率調制方法，該調制方法基于考慮電感飽和的電流紋波預測模型，通過實時更新逆變器開關頻率來控制電流紋波分布。采用本發明的變開關頻率調制方法，在濾波電感飽和的情況下，仍能有效的預測各個開關周期內電流紋波，并以電流紋波為控制對象對逆變器進行開關頻率的抖動，相對于固定開關頻率的傳統PWM方法，平均開關頻率降低，直接降低逆變器系統開關損耗；其次，開關頻率的抖動，能有效的降低系統傳導EMI。

技術領域

本發明屬于電力電子領域，更具體地，涉及一種考慮電感飽和特性的逆變器變開關頻率調制方法。

技術背景

在使用脈寬調制技術的逆變器系統中，由于PWM電壓的激勵，往往需要設計濾波器去抑制高頻諧波。然而，設計的電感值往往不是一個理想的定值，會依據電感的飽和特性，隨電流實時變化。當實際電感值大范圍變化時，電流紋波的預測計算也會受其影響。現有電流紋波的預測計算，往往是假設濾波電感的電感值在任意工況時固定不變，并沒有考慮電感值變化對電流紋波預測計算的影響。在實際電感飽和的情況下，需要提出新的計算模型，對電流紋波進行精確計算。以此為基礎，設計基于電流紋波預測模型的變開關頻率PWM。

發明內容

針對于現有技術的改進需求，本發明提供了一種考慮電感飽和特性的變開關頻率調制方法，在于解決現有電流紋波的預測計算，并沒有考慮電感值變化對電流紋波預測計算的影響不能對電流紋波進行精確預測和控制的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供一種考慮電感飽和特性的逆變器變開關頻率調制方法，包括如下步驟：

步驟(1)，根據實際電感與負載電流的關系，確定等效電感，各相的等效電感在各相實際電感的基礎上還包括各相實際電感對負載電流的導數與負載電流的乘積；

步驟(2)，對開關周期進行時間分段，基于所述等效電感預測每個分段時間內的電流紋波的斜率，并基于所述開關周期的時間分段情況和預測的電流紋波的斜率，預測電流紋波峰值；

步驟(3)，基于預測的電流紋波峰值和電流紋波限定值更新逆變器的開關頻率，使得下個周期的電流紋波峰值等于電流紋波限定值。

在一個可選的實例中，所述步驟(1)中，第k相等效電感c)為：

其中，L_k為第k相電感實際值，由通入電感的負載電流決定；為實際電感對負載電流的導數與負載電流的乘積，由通入電感的負載電流決定。

在一個可選的實例中，設單個開關周期內，等效電感視為定值。

在一個可選的實例中，所述步驟(2)具體包括如下步驟：

步驟(2-1)，確定各相等效電感三相占空比d_a,d_b,d_c以及三相負載電壓e_a,e_b,e_c，在單個開關周期內，將開關周期分為多段時間；

步驟(2-2)，基于電流紋波預測模型和三相負載電壓e_a,e_b,e_c，確定各相每段時間作用在電感上的電壓，獲得各相在每段時間的電流紋波斜率；所述電流紋波預測模型為考慮電感飽和特性的電流紋波單相預測模型；

第k相在每段時間的電流紋波斜率為