[發明專利]一種三相逆變器的管壓降自動補償方法

在審

• 申請號: 202211272386.2
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115528941A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 張云鵬;王清旋;阮志煌;羅建;周歧斌;曹海東
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/5395;H02M1/00
• 代理公司: 焦作市科彤知識產權代理事務所(普通合伙) 41133
• 代理人: 楊曉彤

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種三相逆變器的管壓降自動補償方法，先將三相逆變器其中一相的上、下橋臂關斷，另一相的上橋臂關斷、下橋臂開通，并保持第三相的上、下橋臂正常工作，從而使三相逆變器構造成為直流變換器拓撲，通過微控制器分段給定PI調節器給定電流和倍率改變PWM模塊給定電壓載波頻率，并通過電壓方程公式對應求解出不同給定電流和載波頻率下的IGBT管壓降，進而實現對三相逆變器管壓降的自動辨識和補償以及對三相逆變器輸出電流的閉環控制。通過此管壓降自動補償方法，能夠很好地解決了因負載電流變化而引起的IGBT管壓降難以準確補償問題，從而改善逆變器輸出電流畸變，顯著提升逆變器性能。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種三相逆變器的管壓降自動補償方法。

背景技術

逆變器驅動功率器件負載的管壓降會造成逆變器的實際輸出電壓與預期電壓之間存在一定的誤差，從而導致逆變器的輸出電流諧波增大，尤其是三相逆變器的輸出電壓較低時，會導致其輸出電流波形嚴重失真。管壓降補償能夠明顯改善三相逆變器的工作性能，因此，對逆變器進行管壓降補償是十分必要的。然而，由于IGBT的非線性特性，當負載電流發生變化時會使得IGBT的管壓降也隨之變化，現有的管壓降補償方案無法取得滿意的效果，所以，不同負載工況下的自適應補償方法是三相逆變器管壓降補償的一大難題，也是電力電子裝置性能提升的一大挑戰。

發明內容

針對上述情況，本發明提供了一種基于給定電流分段線性化的管壓降自動補償方法，能夠有效改善因負載電流變化影響逆變器的IGBT管壓降而引起的電流畸變問題，顯著提升三相逆變器的工作性能。

為了實現以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種三相逆變器的管壓降自動補償方法，所述三相逆變器包括三相橋式電路，三相橋式電路的輸入端連接直流電源，輸出端連接負載，每相橋式電路均包括上橋臂和下橋臂，上、下橋臂均由一個IGBT并聯一個續流二極管而組成。

該三相逆變器的管壓降自動補償方法，包括以下步驟：

S1、直流變換器拓撲可以是通過將三相逆變器U相的上、下橋臂關斷，V相的上橋臂關斷、下橋臂開通，并保持W相的上、下橋臂正常工作而構造得到；也可以是通過將三相逆變器V相的上、下橋臂關斷，W相的上橋臂關斷、下橋臂開通，并保持U相的上、下橋臂正常工作而構造得到；還可以是通過將三相逆變器W相的上、下橋臂關斷，U相的上橋臂關斷、下橋臂開通，并保持V相的上、下橋臂正常工作而構造得到；三相逆變器各相上橋臂和/或下橋臂的關斷均是通過脈沖封鎖的方式來實現；

S2、通過PI調節器和PWM模塊實現對直流變換器拓撲輸出電流的閉環控制，PI調節器的給定端輸入給定電流，給定電流平均分為n段，分段數n＝10～15；進一步優選n＝13，即給定電流均分成13段按照小到大的順序1/13I_max、2/13I_max、3/13I_max……I_max依次給定到PI調節器；通過PI調節器得到PWM模塊給定電壓到PWM模塊，再通過PWM模塊控制直流變換器拓撲，使直流變換器拓撲輸出電壓跟隨PWM模塊給定電壓；

S3、改變PWM模塊給定電壓的載波頻率至m倍，倍率數m＝1～3；進一步優選m＝2，即在2倍載波頻率下，再次重復進行S2步驟中的操作。PI調節器給定電流的分段給定和PWM模塊給定電壓的載波頻率的倍率改變，均由微控制器通過程序控制來實現；

S4、基于所述直流變換器拓撲，聯立PI調節器給定電流在m倍不同載波頻率下的輸出電壓方程，對應求解出續流二極管的管壓降和IGBT的管壓降；并逐一求解n段給定電流對應的輸出電壓方程，對應求解出續流二極管的管壓降和IGBT的管壓降，進而實現對三相逆變器管壓降的自動補償和對三相逆變器輸出電流的閉環控制；

求解PI調節器給定電流為I、載波頻率f_s時的直流輸出電壓的公式為