[發明專利]一種減小級聯型變換器內部絕緣應力的調制方法

有效

• 申請號: 202010114934.3
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111293919B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 王世恩;鄭澤東;李永東;陳濤;漆宇;蘇亮亮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

1.一種減小級聯型變換器內部絕緣應力的調制方法，其特征在于包括以下步驟：

1)采用載波移相脈沖寬度調制方法對級聯型變換器進行調制，得到級聯型變換器內各級單元的輸出電壓以及初始移相角；

2)對級聯型變換器中各級單元的初始移相角進行優化，得到各級單元的最優移相角；

所述步驟2)中，對級聯型變換器中各級單元的初始移相角進行優化，得到各級單元的最優移相角的方法，包括以下步驟：

2.1)對絕緣材料的極化損耗進行分析，根據分析結果得到對級聯型變換器進行絕緣設計時需要考慮的主要影響因素；

2.2)根據各級單元的輸出電壓以及步驟2.1)中得到的對級聯型變換器進行絕緣設計時所需要考慮的主要影響因素，確定需要優化的諧波分量；

2.3)以步驟2.2)中確定的諧波分量的諧波電壓幅值之和最小為目標對各級單元的載波相位進行優化，得到各級單元的最優移相角；

3)根據步驟2)得到的級聯型變換器內各級單元的最優移相角，對級聯型變換器內各級單元的載波相位進行調整，以減小各級單元輸出端口對地電壓的高頻諧波分量。

2.如權利要求1所述的一種減小級聯型變換器內部絕緣應力的調制方法，其特征在于：所述步驟1)中，各級單元的初始移相角為：

式中，i為單元編號，且1≤i≤N，N為級聯型變換器的總級數；i_order為第i級單元的移相角編號，0≤i_order≤N-1，且移相角編號互不重復。

3.如權利要求1所述的一種減小級聯型變換器內部絕緣應力的調制方法，其特征在于：所述步驟2.1)中，絕緣材料的極化損耗P為：

式中，f_l為輸出電壓的基波頻率，ε″為相對介電常數ε的虛部分量，C₀為級聯型變換器輸出端口和大地之間等效電容，U_n,RMS為級聯型變換器輸出對地電壓中第n次諧波分量的有效值。

4.如權利要求1所述的一種減小級聯型變換器內部絕緣應力的調制方法，其特征在于：所述步驟2.2)中，各級單元的輸出電壓的表達式為：

式中，M為電壓利用率；E為各級單元的母線電壓；J_n為貝塞爾函數，m和n為分解的諧波次數；ω_l為輸出電壓的角頻率；t為時間；F為f_s和f_l的比值，f_l為輸出電壓的基波頻率，f_s為每級單元的開關頻率，且開關頻率f_s遠大于輸出電壓的基波頻率f_l；α_i為各級單元的初始移相角。

5.如權利要求4所述的一種減小級聯型變換器內部絕緣應力的調制方法，其特征在于：所述需要優化的諧波分量為：各級單元的輸出電壓中在m為偶數并且n為奇數的高頻諧波分量。

6.如權利要求1所述的一種減小級聯型變換器內部絕緣應力的調制方法，其特征在于：所述步驟2.3)中，建立的優化函數為：

式中，i為單元編號，且1≤i≤N，N為級聯型變換器的總級數；k為第i級單元以下的單元編號，1≤k≤i；α_k為第k級單元的載波移相角。