[发明专利]一种七相电流源型变流器输出电流谐波抑制方法

说明书

本发明提供一种七相电流源型变流器输出电流谐波抑制方法，主要包括以下步骤：步骤S1：确定七相电流源型变流器基波、三次以及五次谐波平面上对应电流空间矢量与变流器开关管状态的关系；步骤S2：在每个开关周期T_s开始时，给定基波电流参考空间矢量确定空间矢量所在扇区以及七种基波平面电流空间矢量；步骤S3：计算用于基波电流参考空间矢量合成的七种基波平面电流空间矢量所对应的作用时间；步骤S4：确定开关管的占空比信号，控制变流器开关管的开通与关断。本发明抑制了三、五次等低次谐波分量，保证对输出电流的控制精度。

技术领域

本发明涉及一种七相电流源型变流器的控制方法，特别涉及一种七相电流源型变流器输出电流谐波抑制方法。

背景技术

近年来，随着电动汽车充电桩、电子数据中心等集群型大功率直流负荷的快速发展，新型供电系统网架结构日趋复杂，能量流动方向不再固定，源荷位置分布随机。因此，变流器在现代电网与分布式可再生能源转换装置、电力电子负荷之间起到了必不可少的接口作用，已经成为极其重要的组成部分。

多相变流器作为一种极具应用前景的接口变流器，广泛使用在新型动力机车牵引以及舰船推进等低压大功率场合。其通过增加相数来降低对每一相功率器件容量的要求，是一种新型的功率变换解决方案。与传统的三相系统相比，多相系统的主要优点有：多相电机输出转矩密度更高，转矩波动更低，运行可靠性高；多相变流器直流母线电流波动较小；由于相数冗余，具备更好的容错运行能力，可以在缺相情况下继续运行。

相比于多相电压源型变流器(VSC)，多相电流源型变流器(CSC)具有拓扑简单、功率开关管数目少且直接串联方便、在开关频率较低的情况下仍然可以输出高质量的电流波形，短路特性可靠并满足四象限运行等特点，特别适合于中压大功率应用场合。在石油化工、船舶、水泥、采矿和金属和废水处理等行业中，通过对这些工业领域中应用的多相电机进行变频调速控制，可达到节能降耗的目的。

与三相电流源型变流器不同，多相电流源型变流器由于相数较多，调制方案较为复杂，调制参考电流矢量除在基波平面上存在投影外，还可在三次、五次谐波平面产生投影，进而导致输出电流存在难以消除的低次谐波，降低供电电能质量，严重时甚至会对用电设备造成损伤。尚未发现有关于七相电流源型变流器输出电流谐波抑制方法。

发明内容

针对现有技术对七相电流源型变流器的输出电流谐波抑制的不足，提供一种七相电流源型变流器输出电流谐波抑制方法，在保证输出电流有较高基波分量的同时，抑制了三、五次等低次谐波分量，确保七相电流源型变流器能够提供较好的交流电流，保证对输出电流的控制精度。

本发明基于七相电流源型交直流变流电路结构，变流器为七相全桥拓扑并由十四个功率开关管组成；通过以下技术方案实现的，主要包括以下步骤：

步骤S1：根据电流源型变流器的开关规则，确定七相电流源型变流器基波、三次以及五次谐波平面上对应电流空间矢量与变流器开关管状态的关系；

步骤S2：在每个开关周期T_s开始时，依据系统传输功率以及输出交流电流频率要求，给定基波电流参考空间矢量其幅值为I_ref,f，以角频率ω周期性变化，与α轴夹角θ_f为相角，据此确定本次开关周期内基波电流参考空间矢量所在扇区以及用于参考空间矢量合成的七种基波平面电流空间矢量；

步骤S3：根据步骤S2中给定的基波电流参考空间矢量幅值、相角信息计算用于基波电流参考空间矢量合成的七种基波平面电流空间矢量所对应的作用时间；

步骤S4：根据步骤S3得到的用于基波电流参考空间矢量合成的七种基波平面电流空间矢量和所对应作用时间，以及步骤S1得到的电流空间矢量与开关管状态关系，来确定开关管的占空比信号，由此控制变流器开关管的开通与关断。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：