[發(fā)明專利]三相四橋臂逆變器優(yōu)化寬調(diào)制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011223564.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN112187076A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周克亮;陳啟宏;張立炎;肖朋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/48
• 分類號(hào): H02M7/48;H02M7/5387;H02M1/44;H02J3/38
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 劉琳

本發(fā)明提供了一種三相四橋臂逆變器優(yōu)化寬調(diào)制系統(tǒng)及方法，包括以下步驟：獲取三相輸出正弦電流期望值，并實(shí)時(shí)采樣三相輸出電流瞬時(shí)值；在每個(gè)控制采樣周期內(nèi)將逆變器的三相電流期望值與檢測(cè)到的實(shí)際瞬時(shí)電流值相減得到三相電流偏差值；計(jì)算出三相電流控制量；計(jì)算得出偏置量，并將計(jì)算生成的偏置量注入各相控制量以獲得三相調(diào)制信號(hào)；選取脈寬調(diào)制所需的三相載波信號(hào)；將所輸入的各相調(diào)制信號(hào)和相應(yīng)的各相載波信號(hào)進(jìn)行比較得到脈寬變化的三相方波信號(hào)，三相方波信號(hào)用于控制逆變器電路的三相橋臂通斷運(yùn)行；將偏置量作為N橋臂調(diào)制信號(hào)與N橋臂載波信號(hào)進(jìn)行比較，得到控制N橋臂開關(guān)通斷的脈寬信號(hào)。本發(fā)明降低中性點(diǎn)對(duì)地漏電流所帶來的電磁干擾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于逆變器脈寬調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三相四橋臂逆變器優(yōu)化寬調(diào)制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

能源問題一直是制約一個(gè)人類社會(huì)發(fā)展的重要因素，社會(huì)的每一次重大進(jìn)步，都離不開能源的改進(jìn)和更替。節(jié)能環(huán)保將是人類可持續(xù)發(fā)展、避免災(zāi)難性氣候變化的重要選項(xiàng)。當(dāng)今世界電力能源的使用約占總能源的40％。

在用電側(cè)，電機(jī)(尤其是三相電機(jī))是一種應(yīng)用量大、使用范圍廣的高耗能動(dòng)力設(shè)備。例如，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電機(jī)耗電約占工業(yè)用電總量的60％～70％。目前世界各國(guó)約90％電動(dòng)機(jī)械采用異步電動(dòng)機(jī)，其中小型異步電動(dòng)機(jī)約占70％以上。在電力系統(tǒng)的總負(fù)荷中，異步電動(dòng)機(jī)的用電量占很大的比重。在我國(guó)，異步電動(dòng)機(jī)的用電量約占總負(fù)荷的60％多。然而大量的工業(yè)設(shè)備如風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備以及傳統(tǒng)的工業(yè)縫紉機(jī)、機(jī)械加工設(shè)備等，多采用異步電動(dòng)機(jī)恒速傳動(dòng)的方案運(yùn)行，導(dǎo)致交流電動(dòng)機(jī)效率普遍較低。而且在工業(yè)縫紉機(jī)、機(jī)械加工設(shè)備中，往往采用離合器、摩擦片調(diào)節(jié)速度，造成大量的待機(jī)損耗和制動(dòng)能耗。如果采用基于電力電子逆變器的變頻調(diào)速裝置來驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)備，工業(yè)用戶至少能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上節(jié)省電能18％以上。因此世界多國(guó)和我國(guó)均在積極鼓勵(lì)工業(yè)企業(yè)推廣變頻調(diào)速等先進(jìn)手段實(shí)現(xiàn)節(jié)能，與此同時(shí)還能夠顯著提高電力傳動(dòng)設(shè)備的工作性能。此外以電動(dòng)汽車為代表的移動(dòng)設(shè)備也依賴逆變器接口連接電網(wǎng)，從而進(jìn)行充放電。

在發(fā)電側(cè)，采用清潔可再生能源(包括風(fēng)能、太陽能、氫能等)發(fā)電，是世界各國(guó)保證能源安全、減少碳排放并避免全球氣候變暖的重要手段。近十多年來，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)不斷提升優(yōu)化，清潔能源(包括風(fēng)能、太陽能、氫能等)開發(fā)利用比重迅速提高。無論是并網(wǎng)發(fā)電還是離網(wǎng)發(fā)電，電力電子逆變器均是清潔能源發(fā)電不可或缺功率接口，是充分且高質(zhì)量地開發(fā)利用清潔能源的關(guān)鍵設(shè)備。

在中大功率應(yīng)用場(chǎng)合，三相電壓型逆變器是進(jìn)行電機(jī)調(diào)速、利用清潔能源供電等的核心部件，其調(diào)制和控制方案對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行性能、可靠性和安全性具有決定性的影響。作為三相電壓型逆變器，三相四橋臂電壓型逆變器可以按照實(shí)際需要，靈活地提供三相四線、三相三線甚至單相功率接口，通過控制輔助橋臂N，還可以靈活應(yīng)對(duì)三相負(fù)載不平衡問題，并改善逆變器系統(tǒng)電磁兼容性能和可靠性等，已廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車充放電、新能源并網(wǎng)發(fā)電以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)合。目前的三相四橋臂電壓型逆變器多采用脈寬調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或電流的準(zhǔn)確控制，采用單載波的常規(guī)脈寬調(diào)制方法(如正弦脈寬調(diào)制、空間電壓矢量調(diào)制等)的逆變器用于驅(qū)動(dòng)星型連接的三相負(fù)載(尤其是三相平衡的異步電機(jī))或變壓器時(shí)，會(huì)造成星型連接中性點(diǎn)的共模擾動(dòng)電壓的幅值高達(dá)逆變器直流母線電壓的一半，將帶來較為嚴(yán)重的中性點(diǎn)對(duì)地漏電流等電磁干擾和絕緣性能下降等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提供一種三相四橋臂逆變器優(yōu)化寬調(diào)制系統(tǒng)及方法，大大降低中性點(diǎn)對(duì)地漏電流所帶來的電磁干擾。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種三相四橋臂逆變器優(yōu)化寬調(diào)制方法，其特征在于包括以下步驟：

A.獲取逆變器的三相輸出正弦電流期望值，并實(shí)時(shí)采樣逆變器的三相輸出電流瞬時(shí)值；

B.在每個(gè)控制采樣周期內(nèi)將逆變器的三相電流期望值與檢測(cè)到的實(shí)際瞬時(shí)電流值相減得到三相電流偏差值；

C.根據(jù)三相電流偏差值計(jì)算出三相電流控制量；