[發明專利]一種基于寬禁帶器件和硅基器件的并聯三相逆變器控制方法、電路、系統和可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202110016465.6
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112821795B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 王俊;張超;陳偉彬;屈坤;彭子舜
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/493
• 分類號: H02M7/493;H02M7/5387
• 代理公司: 南昌合達信知識產權代理事務所(普通合伙) 36142
• 代理人: 陳龍

本發明提供了一種基于寬禁帶器件和硅基器件的并聯三相逆變器控制方法、電路、系統和計算機可讀存儲介質。本發明基于三相abc靜止坐標系與dq同步旋轉坐標系計算出控制并聯三相逆變器的寬禁帶器件和硅基器件的驅動信號。本發明針對電壓型逆變器和電流型逆變器的特性差異以及目前硅基器件和寬禁帶器件存在的問題，對兩種逆變器使用寬禁帶開關器件和硅基開關器件進行特定的控制，從而充分發揮兩種拓撲和兩類器件的優勢，取得了并聯逆變器成本與性能的折中的有益技術效果。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，具體涉及一種基于寬禁帶器件和硅基器件的并聯三相逆變器控制方法、電路、系統和可讀存儲介質。

背景技術

逆變器是新能源發電系統的核心設備，傳統電力電子逆變器在效率，成本，功率等級上仍面臨許多挑戰，根據直流側采用電容或電感進行儲能劃分為電壓型逆變器和電流型逆變器。電壓型逆變器具有魯棒性強，工作效率高，電流動態特性優良，控制策略完善的優良特性；然而隨著所驅動功率等級的提升，電壓型逆變器的開關損耗大幅增加，其輸出端的大濾波電容還會與負載中的電感發生諧振，所引入的電磁干擾容易使逆變橋臂發生故障，損壞變換器，導致系統可靠性降低。另一方面，電流型逆變器具備良好的可靠性和過流保護能力，電流動態響應特性好，能夠進行能量雙向流動和工作在四象限運行模式；然而電流型逆變器需額外正向串聯二極管以具備反向阻斷能力，通態損耗增加，系統結構復雜。電流型逆變器工作在方波模式時，其輸出電流富含的低次諧波會在負載電機中引入諧波轉矩和在漏感上的產生電壓尖峰。與單一類型的逆變器相比，該并聯逆變器在工作效率，運行可靠性，電流動態特性等方面得到較大改善，具有很好的應用前景。

由于硅(Si)材料具有適宜的價格和性能，傳統的并聯逆變器全使用硅基開關器件。然而并聯逆變器中電壓型逆變器需工作在高開關頻率，相應的硅基開關器件開關損耗嚴重，加之受硅材料本身特性和工藝水平的限制，目前硅基器件已逐漸達到其性能極限，無法繼續滿足相關行業對高頻，高功率密度，高壓等要求。現階段，以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶(WideBandGap,WBG)半導體材料開創了半導體產業的新局面。與Si器件相比，WBG器件具有更高的熱導率，禁帶寬度，臨界擊穿場強以及更低的功率損耗等優良特性。然而，WBG器件的電壓和電流額定值相當有限，遠低于Si基器件；WBG器件還存在可靠性問題，如SiC器件的柵氧退化問題和GaN器件的電流崩塌問題。

因此針對電壓型逆變器和電流型逆變器的特性差異以及目前硅基器件和寬禁帶器件存在的問題，如何對兩種逆變器使用寬禁帶開關器件和硅基開關器件進行控制，從而充分發揮兩種拓撲和兩類器件的優勢，以實現并聯逆變器成本與性能的折中成為一個亟待解決的問題。

發明內容

為克服現有技術存在的不足，本發明提供了一種基于寬禁帶器件和硅基器件的并聯三相逆變器控制方法、電路、系統和可讀存儲介質。為實現本發明的目的，本發明的技術方案如下。

一種基于寬禁帶器件和硅基器件的并聯三相逆變器控制方法，所述并聯三相逆變器包括電流型逆變器和電壓型逆變器，所述控制方法包括：

對三相abc靜止坐標系下負載參考電流進行坐標變換，輸出兩相dq同步旋轉坐標系下負載參考電流d軸分量和q軸分量；

對負載參考電流d軸分量和q軸分量進行數值計算，輸出電流型逆變器輸入參考電流的幅值信息和輸出參考電流的相位信息；

通過采樣電流型逆變器輸入電流實時獲得電流型逆變器輸入電流幅值；

將電流型逆變器輸入參考電流幅值與實際測量的電流型逆變器輸入電流幅值進行比較，輸出誤差信號；

基于誤差信號輸出占空比信號，并占空比信號與對應的三角載波相比較，產生第一PWM信號，所述第一PWM信號用于驅動跟蹤電流型逆變器輸出參考電流幅值的硅基開關管工作；