[发明专利]一种混合整流器运行能量优化的方法

说明书

本发明提供一种混合整流器运行能量优化的方法，包括：计算三相单开关Boost整流器SSTPBR的功率器件损耗；计算PWM整流器的损耗；计算混合整流器的输入功率、输出功率、效率；计算混合整流器损耗最小值α，并判断混合整流器的器件损耗算式是否存在损耗最小值。根据求取功率损耗最小时的α值，调整混合整流器中两并联整流器SSTPBR和PWM整流器输入电流波形，使混合整流器运行于开关损耗最小状态，该方法可以优化混合整流器输入的能量，提高运行效率，提高功率密度。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种混合整流器运行能量优化的方法。

背景技术

整流器广泛应用于分布式新能源、电能质量补偿、高压直流输电、电气传动等领域，逐步向功率因数可调整、大容量、高功率密度方向发展。其中三相混合整流器是将低频整流器与高频整流器并联组合而成，可达到高功率密度、高功率因数、高效率、高可靠性的大容量整流器。如图1所示的，这种混合整流器通常由三相单开关Boost整流器(SingleSwitch Three-Phase Boost Rectifier,SSTPBR)与PWM整流器并联构成，其拓扑结构属于三相电压型整流器即三相VSR。根据PWM整流器结构不同，混合整流器可以分为两电平或多电平，单向或双向结构类型。图2a示出了T型三电平单向混合整流器，图2b示出了两电平双向混合整流器。

电能变换效率是电力变换器系统性能的一项重要指标，目前针对混合整流器的研究都没有设计系统能效以及如何提高系统能效，导致现有的混合整流器的能效不佳。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例要解决的技术问题是提出一种能够提高混合整流器电能利用率的优化方法，至少部分的解决现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种混合整流器运行能量优化的方法，包括以下步骤：

步骤1、混合整流器由两并联整流器SSTPBR和PWM整流器构成，分别计算SSTPBR的功率器件损耗；计算PWM整流器的功率器件损耗；通过以下公式计算混合整流器的总损耗：

P_{hybrid_SH}＝P_pwm+P_SS

其中P_{hybrid_SH}为混合整流器的功率器件损耗，P_pwm为PWM整流器的功率器件损耗，P_SS为SSTPBR的功率器件损耗；

步骤2、根据SSTPBR、PWM整流器中选定的功率开关器件分别列写以功率配比系数α为变量的功率器件损耗表达式(下面两部分分别描述两种整流器功率损耗计算方法)，其中，α为输入SSTPBR有功功率占混合整流器总输入有功功率的比例，β为输入PWM整流器有功功率占系统总输入有功功率的比例，α+β＝1，这里主要采用α参量作为功率配比。经整理后的损耗表达式是关于功率配比系数α的二阶方程，其中a₁、a₂、a₃为SSTPBR功率损耗P_ss的常系数、b₁、b₂、b₃为PWM整流器功率损耗P_pwm的常系数。两种整流器器件损耗表达式如下所示：

P_SS＝a₁+a₂α+a₃α²

P_pwm＝b₁+b₂(1-α)+b₃(1-α)²

步骤3、将两整流器损耗叠加为混合整流器总器件损耗P_{hybrid_SH}，其表达式如下所示：