[發明專利]電力電子功率脈沖邊沿開關瞬態非理想特性補償方法

在審

• 申請號: 202210252168.6
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114598178A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 陳凱楠;趙爭鳴;袁立強
• 申請（專利權）人: 清華大學;國網湖北省電力有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/088;H02M1/38
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本申請公開了一種電力電子功率脈沖邊沿開關瞬態非理想特性補償方法、系統、電子設備及存儲介質，其中，方法包括：根據邊沿?瞬態過程對應關系確定各輸出功率脈沖邊沿的延遲時間，根據延遲時間和母線電壓幅值計算各輸出功率脈沖邊沿的第一伏秒面積偏差；根據電路負載的電流數據信息和母線電壓幅值在電壓?電流?面積偏差表中進行查找，得到各輸出功率脈沖邊沿的第二伏秒面積偏差；將第一伏秒面積偏差和第二伏秒面積偏差求和后除以對應的功率脈沖幅值得到邊沿補償時間，且將各輸出功率脈沖邊沿提前邊沿補償時間以進行脈沖邊沿補償。由此，解決了難以在微納秒級小時間尺度下對開關瞬態非理想特性所造成的功率脈沖伏秒面積偏差進行高精度補償等問題。

技術領域

本申請涉及電力電子技術領域，特別涉及一種電力電子功率脈沖邊沿開關瞬態非理想特性補償方法、系統、電子設備及存儲介質。

背景技術

電力電子變換器通過半導體功率器件的開關產生功率級的脈沖，以此實現各類波形的電能變換。然而在弱電控制強電的過程中，功率器件的開關瞬態存在延遲、畸變等非理想特性，使得變換器最終輸出的功率脈沖與理想的控制脈沖在伏秒面積上會有所偏差，進而造成輸出波形的失真和控制性能的降低。同時，由于開關瞬態非理想特性所催生的死區和最小脈寬限制等手段，也進一步加劇了輸出波形與理想目標的偏差。

對此，目前常規的解決思路通常以改進閉環控制方法為主，同時有針對性地對死區、最小脈寬等帶來的輸出脈沖偏差進行補償。對于前者，受到控制帶寬、測量精度、計算延遲等因素的影響，閉環控制算法對于開關瞬態這一微納秒級的小時間尺度特性作用有限，尤其是在高頻、高精度場合，往往難以得到理想的效果；對于后者，目前各類補償方法相對獨立，并未綜合考慮控制、驅動、主電路各層面的各類延遲、畸變特性，且在補償算法中，大都還是將功率脈沖視作理想開關過程來考慮，補償精度有限，亟待解決。

發明內容

本申請提供一種電力電子功率脈沖邊沿開關瞬態非理想特性補償方法、系統、電子設備及存儲介質，以解決在電力電子功率脈沖邊沿開關瞬態中由于時間延遲和畸變導致的輸出波形與理想波形存在偏差，難以在微納秒級小時間尺度下對開關瞬態非理想特性所造成的功率脈沖伏秒面積偏差進行高精度補償，導致輸出波形質量差，控制性能低等問題。

本申請第一方面實施例提供一種電力電子功率脈沖邊沿開關瞬態非理想特性補償方法，包括以下步驟：檢測電路負載的電流數據信息和母線電壓幅值，利用所述電流數據信息和預先生成的邊沿-瞬態過程對應關系確定各輸出功率脈沖邊沿的延遲時間，并根據所述延遲時間和母線電壓幅值計算所述各輸出功率脈沖邊沿由于延遲造成的第一伏秒面積偏差；根據所述電路負載的電流數據信息和母線電壓幅值在預先建立的電壓-電流-面積偏差表中進行查找，得到所述各輸出功率脈沖邊沿在不同工況下由于畸變所造成的第二伏秒面積偏差；將所述第一伏秒面積偏差和所述第二伏秒面積偏差進行求和得到所述各輸出功率脈沖邊沿的總伏秒面積偏差，并將所述總伏秒面積偏差除以對應的功率脈沖幅值，得到邊沿補償時間，且將所述各輸出功率脈沖邊沿提前所述邊沿補償時間以進行脈沖邊沿補償。

可選地，在本申請的一個實施例中，所述檢測電路負載的電流數據信息和母線電壓幅值之前，還包括：根據電路拓撲和調試方式，確定各輸出功率脈沖邊沿在不同工況下對應的功率開關器件瞬態過程，生成所述邊沿-瞬態過程對應關系。

可選地，在本申請的一個實施例中，在根據所述電路負載的電流數據信息和母線電壓幅值在預先建立的電壓-電流-面積偏差表中進行查找之前，還包括：將所述電路負載的電流數據信息和所述母線電壓幅值輸入功率器件的開關瞬態解析模型，輸出所述各輸出功率脈沖邊沿在不同工況下由于畸變所造成的所述第二伏秒面積偏差；建立所述電路負載的電流數據信息和所述母線電壓幅值與所述第二伏秒面積偏差對應關系的所述電壓-電流-面積偏差表。

可選地，在本申請的一個實施例中，所述第一伏秒面積偏差等于所述延遲時間和母線電壓幅值的乘積，所述延遲時間包括死區時間、控制通路延遲時間、從驅動信號跳變到輸出電壓開始發生變化的延遲時間。