[發(fā)明專利]諧振直流環(huán)節(jié)軟開關(guān)逆變器及其調(diào)制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110404768.5
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN112953289B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊明;李思
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/088
• 代理公司: 北京康盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11331
• 代理人: 陶俊潔

1.一種諧振直流環(huán)節(jié)軟開關(guān)逆變器的調(diào)制方法，其特征在于，

所述諧振直流環(huán)節(jié)軟開關(guān)逆變器，包括：輔助換流電路、逆變橋、負(fù)載電路、控制電路和直流電源；

所述輔助換流電路包括母線開關(guān)管、輔助開關(guān)管、輔助諧振電感、主諧振電容、輔助諧振電容、母線開關(guān)管的反并聯(lián)二極管、第一輔助二極管、第二輔助二極管；

所述母線開關(guān)管的集電極連接所述直流電源的正極，所述母線開關(guān)管的發(fā)射極連接所述逆變橋，所述母線開關(guān)管的反并聯(lián)二極管的陽極連接所述母線開關(guān)管的發(fā)射極，所述母線開關(guān)管的反并聯(lián)二極管的陰極連接所述母線開關(guān)管的集電極；

所述主諧振電容的正極連接所述母線開關(guān)管的集電極和所述輔助開關(guān)管的集電極，所述主諧振電容的負(fù)極連接所述母線開關(guān)管的發(fā)射極，所述輔助開關(guān)管的發(fā)射極連接所述輔助諧振電感的一端，所述輔助諧振電感的另一端連接所述母線開關(guān)管的發(fā)射極；

所述第一輔助二極管的陰極連接所述輔助開關(guān)管的發(fā)射極，所述第一輔助二極管的陽極連接所述輔助諧振電容的負(fù)極，所述輔助諧振電容的正極連接所述母線開關(guān)管的發(fā)射極，所述第二輔助二極管的陽極連接所述直流電源的負(fù)極，所述第二輔助二極管的陰極連接所述輔助諧振電容的負(fù)極；

所述逆變橋?yàn)槿嗄孀儤?，每相逆變橋包括上橋臂主功率開關(guān)管、上橋臂主功率開關(guān)管的反并聯(lián)續(xù)流二極管、上橋臂主功率開關(guān)管的并聯(lián)緩沖電容、下橋臂主功率開關(guān)管、下橋臂主功率開關(guān)管的反并聯(lián)續(xù)流二極管和下橋臂主功率開關(guān)管的并聯(lián)緩沖電容，每相逆變橋中的上橋臂主功率開關(guān)管的發(fā)射極連接下橋臂主功率開關(guān)管的集電極，以上橋臂主功率開關(guān)管與下橋臂主功率開關(guān)管的連接點(diǎn)處的引出線為單相交流電輸出端，各相逆變橋的上橋臂主功率開關(guān)管的集電極相互連接，作為逆變橋的正端，各相逆變橋的下橋臂主功率開關(guān)管的發(fā)射極相互連接，作為逆變橋的負(fù)端；

所述負(fù)載電路為三相負(fù)載電路，每相負(fù)載電路包括一個電阻與一個電感；三相負(fù)載電路中電阻的一端分別連接三相逆變橋的三個單相交流電輸出端，三相負(fù)載電路中電阻的另一端分別連接三個電感的一端，三個電感的另一端相互連接作為負(fù)載中性點(diǎn)，所述三個單相交流電輸出端輸出的負(fù)載電流經(jīng)傳感器采樣后作為輸入信號分別輸入控制電路；

所述直流電源的負(fù)極連接所述逆變橋的負(fù)端，所述直流電源的正極連接所述輔助換流電路中母線開關(guān)管的集電極，所述母線開關(guān)管的發(fā)射極連接所述逆變橋的正端；

所述母線開關(guān)管、所述輔助開關(guān)管和所述逆變橋中各主功率開關(guān)管的門極均與所述控制電路相連接，所述控制電路發(fā)出控制信號控制所述母線開關(guān)管、所述輔助開關(guān)管和所述逆變橋中各主功率開關(guān)管的開通與關(guān)斷；

所述諧振直流環(huán)節(jié)軟開關(guān)逆變器的調(diào)制方法，包括：

采用DPWM不連續(xù)的脈沖寬度調(diào)制策略，在所述DPWM調(diào)制策略下，任意時刻，三相逆變橋中滿足預(yù)設(shè)條件的單相逆變橋按照預(yù)設(shè)的箝位規(guī)則進(jìn)行箝位操作；

以斜率正負(fù)交替的鋸齒波作為載波，在單相負(fù)載電路的負(fù)載電流為正的情況下，所述單相負(fù)載電路鋸齒載波斜率為正；在單相負(fù)載電路的負(fù)載電流為負(fù)的情況下，所述單相負(fù)載電路鋸齒載波斜率為負(fù)；

采用帶分流死區(qū)的調(diào)制策略：母線開關(guān)管的關(guān)斷時刻較開關(guān)周期內(nèi)產(chǎn)生最短脈寬相逆變橋的上橋臂主功率開關(guān)管的關(guān)斷時刻提前第一預(yù)設(shè)時間；在所述產(chǎn)生最短脈寬相逆變橋的上橋臂主功率開關(guān)管關(guān)斷的情況下，逆變器相進(jìn)入環(huán)流狀態(tài)；在環(huán)流狀態(tài)期間，母線開關(guān)管一直保持關(guān)斷狀態(tài)，直至輔助開關(guān)管開通；輔助開關(guān)管的開通時刻較所述產(chǎn)生最短脈寬相逆變橋的上橋臂主功率開關(guān)管的開通時刻延遲第二預(yù)設(shè)時間；母線開關(guān)管的開通時刻比輔助開關(guān)管的開通時刻延遲第三預(yù)設(shè)時間，母線開關(guān)管開通第四預(yù)設(shè)時間后輔助開關(guān)管關(guān)斷；

所述箝位規(guī)則包括：在滿足預(yù)設(shè)條件的單相逆變橋的負(fù)載電流為正的情況下，則所述單相逆變橋上橋臂主功率開關(guān)管被箝位至直流電源正極；在滿足預(yù)設(shè)條件的單相逆變橋的負(fù)載電流為負(fù)的情況下，則所述單相逆變橋下橋臂主功率開關(guān)管被箝位至直流電源負(fù)極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)制方法，其特征在于，三相逆變橋中滿足預(yù)設(shè)條件的單相逆變橋，包括：三相逆變橋中負(fù)載電流的絕對值最大的單相逆變橋。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)制方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)時間和第三預(yù)設(shè)時間滿足的條件為：第一預(yù)設(shè)時間大于或等于第一設(shè)定閾值，第三預(yù)設(shè)時間大于或等于第二設(shè)定閾值，且第一預(yù)設(shè)時間與第三預(yù)設(shè)時間之和小于或等于第三設(shè)定閾值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)制方法，其特征在于，

通過計算獲得第一設(shè)定閾值；

通過計算獲得第二設(shè)定閾值；

通過計算獲得第三設(shè)定閾值；

其中，Y₁為第一設(shè)定閾值，E為直流電源電壓值，C_a為主諧振電容的電容值，C_b為輔助諧振電容的電容值，I_omax為負(fù)載電流峰值，Y₂為第二設(shè)定閾值，L為輔助諧振電感的電感值，Y₃為第三設(shè)定閾值，T_s為開關(guān)周期。