[發(fā)明專利]兩相組交流永磁電機(jī)三電平變流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111207166.7
• 申請(qǐng)日: 2021-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113890445B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王政;顧珉睿;鄒志翔;程明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);東南大學(xué)深圳研究院
• 主分類號(hào): H02P21/14
• 分類號(hào): H02P21/14;H02P21/00;H02P27/06;H02M1/14;H02M1/42
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 梁語(yǔ)嫣

本發(fā)明涉及發(fā)電、變電或配電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是兩相組交流永磁電機(jī)三電平變流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)制方法，本發(fā)明通過(guò)協(xié)同優(yōu)化兩組三相變流器的運(yùn)行模式和開(kāi)關(guān)序列，實(shí)現(xiàn)了在寬調(diào)制比范圍和寬功率因數(shù)范圍內(nèi)對(duì)直流母線電容電流紋波和直流母線電壓紋波的有效抑制；通過(guò)協(xié)同優(yōu)化兩組三相變流器的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流母線中點(diǎn)電位波動(dòng)的抑制。在低調(diào)制比下，本發(fā)明有效抑制了中點(diǎn)電位波動(dòng)，在高調(diào)制比下，本發(fā)明有效抑制了開(kāi)關(guān)次中點(diǎn)電位波動(dòng)。因此，本發(fā)明公開(kāi)的兩相組交流永磁電機(jī)三電平變流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)制方法有助于減小直流母線電容的容值，有助于提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率密度和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)電、變電或配電領(lǐng)域，尤其是兩相組交流永磁電機(jī)三電平變流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)制方法。

背景技術(shù)

近期研究表明，電容故障發(fā)生的頻次占變換器各類故障的30％，僅次于占比為34％的變換器開(kāi)關(guān)器件故障，因此，電容器的壽命是影響變換器可靠性的關(guān)鍵因素之一，三電平變流器通常使用成本較低容量較大的電解電容作為直流母線的分壓電容，其壽命主要受紋波電流導(dǎo)致的電容器溫升的影響，因此，抑制電容電流紋波是延長(zhǎng)電容壽命、提高變流器可靠性的有效方法，此外，直流母線電壓紋波的大小直接決定了電容容量的選型，抑制母線電壓紋波可以有效減小電容器的容量，從而提高變換器的功率密度和可靠性，現(xiàn)有三電平變流器直流母線電容電流紋波抑制方法往往局限于三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)直流母線電壓紋波和電流紋波的抑制能力有限，難以在寬調(diào)制比范圍和寬功率因數(shù)范圍內(nèi)同時(shí)獲得較好的電流紋波和電壓紋波抑制效果，為此，本發(fā)明提出了兩相組交流永磁電機(jī)三電平變流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)制方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了兩相組交流永磁電機(jī)三電平變流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

兩相組交流永磁電機(jī)三電平變流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)制方法，包括如下步驟：

定義兩組變流器各自相對(duì)應(yīng)的運(yùn)行模式；計(jì)算第一時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位并根據(jù)第一時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位對(duì)一拍控制延遲進(jìn)行延遲補(bǔ)償，得到第二時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位；

根據(jù)第二時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位利用兩種所述運(yùn)行模式預(yù)測(cè)第三時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位，根據(jù)第三時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位選擇其中一種運(yùn)行模式作為兩組變流器在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的運(yùn)行方式并確定各組變流器擬使用的電壓矢量，對(duì)各組變流器的電壓矢量進(jìn)行重新排序并生成相應(yīng)的變流器的開(kāi)關(guān)序列，將所述開(kāi)關(guān)序列作為下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

進(jìn)一步地，

進(jìn)一步地，所述延遲補(bǔ)償包括如下步驟：

根據(jù)計(jì)算第二時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位，其中，是第一時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位，是第二時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位，是第一時(shí)刻開(kāi)始的開(kāi)關(guān)周期內(nèi)第i段電壓矢量作用下變流器側(cè)母線中點(diǎn)輸入電流，是第一時(shí)刻開(kāi)始的開(kāi)關(guān)周期內(nèi)第i段電壓矢量的作用時(shí)間，seg^k是第一時(shí)刻開(kāi)始的開(kāi)關(guān)周期內(nèi)電壓矢量的個(gè)數(shù)。

進(jìn)一步地，兩組變流器各自相對(duì)應(yīng)的運(yùn)行模式包括如下：兩組變流器包括變流器I和變流器II，將變流器I輸出正小矢量序列而變流器II輸出負(fù)小矢量序列的工況為1P2N運(yùn)行模式；將變流器I輸出負(fù)小矢量序列而變流器II輸出正小矢量序列的工況為1N2P運(yùn)行模式。

進(jìn)一步地，利用兩種所述運(yùn)行模式預(yù)測(cè)第三時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位包括如下步驟：

根據(jù)計(jì)算第三時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位，其中，是第三時(shí)刻的直流母線中點(diǎn)電位，是第二時(shí)刻開(kāi)始的開(kāi)關(guān)周期內(nèi)第i段電壓矢量作用下變流器側(cè)母線中點(diǎn)輸入電流，是第二時(shí)刻開(kāi)始的開(kāi)關(guān)周期內(nèi)第i段電壓矢量的作用時(shí)間，seg^k+1是第二時(shí)刻開(kāi)始的開(kāi)關(guān)周期內(nèi)電壓矢量的個(gè)數(shù)。