[發明專利]一種基于環流紋波控制的零電壓開通并聯逆變器的方法和系統

有效

• 申請號: 202110353128.6
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113067489B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 李橋;馬亞飛;楊鑫;許夢偉;蔣棟
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/493
• 分類號: H02M7/493;H02M1/08;H02M1/084
• 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環流紋波控制的零電壓開通并聯逆變器的方法和系統。本發明基于每個開關周期內開關動作時逆變器側的目標環流紋波峰值和要達到每相目標環流峰值所需要的開關頻率得到開關周期更新值，進而使得開關周期內并聯逆變器零電壓開通，環流僅通過耦合電感在兩個逆變器之間流動，不影響輸出側，無需對三相電路解耦，開關頻率變化范圍小，功率密度高，同時環流控制不影響輸出側，環流控制與輸出電流存在解耦關系，可以實現零電壓開通在非功率因數下運行。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，具體涉及一種基于環流紋波控制的零電壓開通并聯逆變器的方法和系統。

背景技術

電力電子變換器作為電力變換領域的核心，不斷向高功率密度和高效率的趨勢發展，而提高開關頻率可減少無源元件體積，是增加功率密度的最有效的方式之一。當前應用新一代寬禁帶半導體功率器件(SiC、GaN等)的電力電子變換器開關頻率通常可以工作在百千赫茲以上，但在常規硬開關條件下，開關頻率的增加也伴隨著開關損耗和EMI噪聲的增加，因此限制了開關頻率的進一步提高。然而，軟開關技術可以有效的消除開關過程中電壓和電流的重疊，并且降低它們的變化率，從而降低開關損耗和EMI噪聲。軟開關包括零電壓開關(ZVS)和零電流開關(ZCS)兩種，根據SiC MOSFET和GaN器件的雙脈沖測試，其開通損耗遠高于關斷損耗，所以我們通常關注零電壓開通問題。

增加輔助電路使電壓周期諧振至零來創造零電壓開通條件是一種傳統的軟開關方式，需要使用額外的器件，并且控制時序復雜、功率密度和開關頻率的提升受到限制。增加電感電流紋波使電感電流雙向流動，并利用寄生元件來創造零電壓開通條件是目前廣泛使用的方法，主要包括臨界傳導模式(CRM)和三角電流模式(TCM)。但是，CRM和TCM主要適用于單相變換器，對于三相變換器需要進行解耦，從而使每相工作頻率不一致且開關頻率變化范圍大，增加了濾波器體積。目前，紋波電流預測和“CRM+DCM+DPWM”是實現三相非解耦變換器的零電壓開通兩種新穎方法，但是這兩種方法輸出電流紋波大、適用于單位功率因數條件，且DCM存在谷值開關出現非ZVS的情況。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于環流紋波控制的零電壓開通并聯逆變器的方法和系統。本發明的技術方案如下。

一種基于環流紋波控制的零電壓開通并聯逆變器的方法，包括：

在每個開關周期，對三相電壓調制信號采樣，得到三相占空比；

對于三相中的任意一相，基于并聯橋臂的PWM信號對開關周期分段，并對輸出電流采樣，基于零電壓開通所需的環流紋波計算每個開關周期內開關動作時逆變器側的目標環流紋波峰值；

計算出要達到每相目標環流峰值所需要的開關頻率，基于開關頻率的最小值得到開關周期更新值；

采用開關周期更新值更新并聯逆變器的開關周期，以使得開關周期內并聯逆變器零電壓開通。

優選的，對于三相電壓的a相，得到第一逆變器占空比d_a1和第二逆變器占空比d_a2，根據第一逆變器占空比d_a1和第二逆變器占空比d_a2對開關周期分段，確定開關動作時間點；