[发明专利]碳化硅逆变器共模电压幅值减小的方法和装置

权利要求书

1.一种碳化硅逆变器共模电压幅值减小的装置，其特征在于，所述装置包括电流纹波最小共模电压减小PWM、驱动电路、三相碳化硅逆变器模块以及负载，所述电流纹波最小共模电压减小PWM由数字处理电路完成电流纹波损耗最小目标下的三相占空比的实时计算并产生相应的三相开关序列；所述的数字处理电路包含供电电路、数字运算芯片、采样电路、输入输出口以及外围电路；所述驱动电路根据电流纹波最小共模电压减小PWM输出的开关序列信号产生相应的碳化硅器件的驱动信号；所述三相碳化硅逆变器模块根据驱动电路发出的驱动信号控制碳化硅器件的开通和关断，所述负载与三相碳化硅逆变器模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅逆变器共模电压幅值减小的装置，其特征在于，所述三相碳化硅逆变器模块包含直流电源、直流母线支撑电容C、U相碳化硅逆变器桥臂、V相碳化硅逆变器桥臂、W相碳化硅逆变器桥臂、U相输出端口、V相输出端口以及W相输出端口；所述直流电源提供电源，所述U相碳化硅逆变器桥臂、V相碳化硅逆变器桥臂、W相碳化硅逆变器桥臂并联，分别通过U相输出端口、V相输出端口以及W相输出端口进行电压输出。

3.一种碳化硅逆变器共模电压幅值减小的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：三相电压源型变换器的直流母线电压为Vdc,当参考电压矢量相位为θ且调制度为m时，三相正弦调制波的表达式为：

v a * = 0.5 V d c m c o s ( θ ) v b * = 0.5 V d c m c o s ( θ - 2 π / 3 ) v c * = 0.5 V d c m c o s ( θ + 2 π / 3 ) 0 ≤ θ < 2 π ; ]]>

比较三相正弦调制波的大小，获取正弦调制波的最大值最小与中间值如下：

步骤二：算法的控制变量为注入的零序电压(vz)，计算线性调制约束条件如下：

- 0.5 V d c - v min * ≤ v z ≤ 0.5 V d c - v max * ]]>

步骤三：计算避免使用零矢量的约束条件如下：

- 0.5 v max * ≤ v z ≤ - 0.5 v min * ]]>

步骤四：计算算法容许注入的最大零序电压如下：

v z max = - 0.5 v min * i f - 0.5 v min * ≤ 0.5 V d c - v max * 0.5 V d c - v max * i f - 0.5 v min * > 0.5 V d c - v max * ]]>

计算算法容许注入的最小零序电压如下：

v z min = - 0.5 v max * i f - 0.5 v max * > - 0.5 V d c - v min * - 0.5 V d c - v min * i f - 0.5 v max * ≤ - 0.5 V d c - v min * ]]>

步骤五：以电流纹波损耗为目标，以伏秒平衡、线性调制以及避免零矢量的使用为约束条件，以注入的零序电压为控制变量，通过数学规划获取使得电流纹波损耗最小的零序电压如下：

(1)当时，优化零序电压如下，其中τ＝FLOOR(6θ/π)，FLOOR表示向下取整函数；

(2)当时，优化零序电压如下：

其中κ可查询下表获得：

其中按下式计算：

v z v e r t e x * = v z max i f v z v e r t e x > v z max v z min i f v z v e r t e x < v z min v z v e r t e x e l s e ; ]]>

其中按下式计算：

v z v e r t e x = mV d c [ 9 m 2 c o s ( 3 θ ) - 4 3 c o s ( 2 θ + ρ π / 3 - π / 6 ) + 16 c o s ( θ + 2 ρ π / 3 - π / 3 ) ] 72 m 2 + 64 3 m c o s ( θ - ρ π / 3 + π / 6 ) - 128 ]]>

其中ρ按下式计算：

ρ＝FLOOR(3θ/π)+1；

步骤六：按照下表计算每相开关动作时刻(ta,tb,tc)以及开关序列：

其中ts为载波周期，三相开关序列中1状态表示对应的相上管开通，下管关断，三相开关序列中的0状态表示对应的相下管开通，上管关断。