[發(fā)明專利]模塊化多電平數(shù)字功率放大器損耗優(yōu)化方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011055952.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN112787525A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳雨霏;楊禧;唐欣;王文;江洪偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483;H02M7/5387;H02M1/32
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);王娟

1.一種模塊化多電平數(shù)字功率放大器損耗優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據(jù)模塊化多電平數(shù)字功率放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，針對(duì)模塊化多電平數(shù)字功率放大器每個(gè)橋臂中單個(gè)半橋子模塊，建立該半橋子模塊的導(dǎo)通損耗計(jì)算模型和開關(guān)損耗計(jì)算模型；

S2、基于所述模塊化多電平數(shù)字功率放大器每個(gè)半橋子模塊的導(dǎo)通損耗計(jì)算模型和開關(guān)損耗計(jì)算模型，分析該半橋子模塊功率損耗與所在橋臂的電流絕對(duì)平均值之間的線性代數(shù)關(guān)系；

S3、根據(jù)所述模塊化多電平數(shù)字功率放大器的功率損耗與模塊化多電平數(shù)字功率放大器橋臂電流絕對(duì)平均值之間的線性代數(shù)關(guān)系，結(jié)合橋臂電流平均值的數(shù)學(xué)表達(dá)式，在注入環(huán)流的運(yùn)行工況下，分析橋臂電流絕對(duì)平均值的變化規(guī)律，建立電流絕對(duì)平均值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的注入環(huán)流指令求取模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化多電平數(shù)字功率放大器損耗優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S1中，所述導(dǎo)通損耗模型包括：

其中，γ_i為擬合系數(shù)，是常數(shù)；V_ce是功率開關(guān)器件的瞬時(shí)導(dǎo)通電壓值，I_c是功率開關(guān)器件的瞬時(shí)導(dǎo)通電流值，V_F是二極管的瞬時(shí)導(dǎo)通電壓值，I_F是二極管的瞬時(shí)導(dǎo)通電流值；i＝1～4；p_conT和p_cond分別為半橋子模塊功率開關(guān)器件和反并聯(lián)二極管的瞬時(shí)導(dǎo)通損耗，p_conT＝f₁(I_c)為半橋子模塊功率開關(guān)器件瞬時(shí)導(dǎo)通電流I_c的函數(shù)，p_cond＝f₂(I_F)為半橋子模塊反并聯(lián)二極管瞬時(shí)導(dǎo)通電流I_F的函數(shù)；

所述開關(guān)損耗模型包括：

其中，λ_j為常數(shù)；e_on、e_off和e_rec分別為功率開關(guān)器件瞬時(shí)開通損耗、功率開關(guān)器件瞬時(shí)關(guān)斷損耗、二極管瞬時(shí)反恢復(fù)損耗，I_c和I_F分別為功率開關(guān)器件和二極管的瞬時(shí)導(dǎo)通電流；j＝1～9；功率開關(guān)器件瞬時(shí)開通損耗e_on＝f₃(I_c)和功率開關(guān)器件瞬時(shí)關(guān)斷損耗e_off＝f₄(I_c)均為功率開關(guān)器件瞬時(shí)導(dǎo)通電流I_c的函數(shù)，二極管瞬時(shí)反恢復(fù)損耗e_rec＝f₅(I_F)為二極管瞬時(shí)導(dǎo)通電流I_F的函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化多電平數(shù)字功率放大器損耗優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S2中，所述半橋子模塊功率損耗與所在橋臂的電流絕對(duì)平均值之間的線性代數(shù)關(guān)系表達(dá)式如下：

其中，系數(shù)γ′_i和λ′_j分別為平均導(dǎo)通功率損耗和平均開關(guān)功率損耗關(guān)于橋臂電流絕對(duì)平均值I_m(ave)的擬合系數(shù)；I_m(ave)為平均功率損耗與第m個(gè)橋臂的橋臂電流絕對(duì)平均值；i＝1～4；j＝1～9。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化多電平數(shù)字功率放大器損耗優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S3中，所述電流絕對(duì)平均值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的注入環(huán)流指令求取模型表達(dá)式為：其中，表示注入的最優(yōu)二倍頻環(huán)流指令，I_z2(opt)和分別為最優(yōu)二倍頻環(huán)流指令幅值和初相角；I_dc為注入的直流環(huán)流分量；ω_o為模塊化多電平數(shù)字功率放大器輸出角頻率。