[发明专利]一种高频软开关三相逆变器安全动态切换方法

权利要求书

1.一种高频软开关三相逆变器安全动态切换方法，其特征在于，控制部分包括：PLL锁相模块，dq坐标变换模块，电流调节器模块，αβ坐标变换模块，限幅模块，开关频率计算模块，SVM计算模块，d₀计算模块，开关动作时间计算模块，驱动模块；网侧电压采样值v_a、v_b、v_c输入至PLL锁相模块，输出相位角θ；PLL模块输出端分别连接到三相电压和三相电流的dq坐标变换模块；电流dq坐标变换模块输出信号为d轴输出电流i_d和q轴输出电流i_q，两个输出端分别连接到电流调节器的两个输入端，电流调节器的另外两个输入端为d轴输出电流参考值I_dref和q轴输出电流参考值I_qref；电流调节器的两个输出端分别为d轴电压参考矢量v_dref和q轴电压参考矢量v_qref，一起连接到αβ坐标变换模块输入端；αβ坐标变换模块输出端为电压参考矢量v_ref，连接到限幅模块；限幅模块输出连接到SVM计算模块输入端；三相电压和三相电流dq坐标变换模块的d轴输出端i_d和v_d均连接到开关频率计算模块；开关频率计算模块的输出端连接到SVM计算模块和辅助开关管关断占空比d₀计算模块输入端；SVM计算模块和d₀计算模块输出端连接到开关动作时间计算模块输入端；开关动作时间计算模块输出端连接到驱动模块输入端；驱动模块输出PWM驱动波形；基于开关频率计算模块和d₀计算模块，将传统辅助开关管关断占空比d₀随输出电流d轴分量i_d变化的过程进行分阶段调控，通过降频实现输出电流d轴分量i_d调节，辅助开关管关断占空比d₀不调节，再通过升频实现辅助开关管关断占空比d₀调节，具体分为以下三个阶段：

阶段一：当输出电流i_d小于设定值，即输出电流仍在调整过程中时，记录切换前的辅助开关管关断占空比为D₀’，则该阶段的辅助开关管关断占空比d₀表达式为

d₀＝D₀'

本阶段每个开关周期对应开关频率的确定方法为

式中，L_r为谐振电感感值，Z_r为谐振阻抗，v_d为网侧三相电压经dq变换后d轴上的电压，i_d为网侧三相电流经dq变换后的d轴电流；

记录阶段一结束时的开关频率为f_s’；

阶段二：当输出电流达到设定值，即输出电流调整完毕，此时辅助开关管关断占空比d₀和开关频率f_s保持阶段一结束时的状态使其达到稳定，装置在该阶段为切换过程的最低开关频率工作；辅助开关管关断占空比d₀和开关频率f_s的表达式为

d₀＝D₀'

f_s＝f_s'

阶段三：当阶段二结束即装置低频工作稳定后，开始重新升高开关频率；采用多次逐渐升高的方式，每次升高频率为Δf_s，变频后待其达到稳定，再次升高频率，直到开关频率升高到额定开关频率；

该阶段辅助开关管关断占空比d₀的增量Δd₀确定方法为：

根据每次变频增加的Δf_s，相应使d₀增大Δd₀；

当阶段三结束时，开关频率回到额定开关频率，d₀恰好为切换后额定开关频率下辅助开关管的关断占空比。

2.根据权利要求1所述的一种高频软开关三相逆变器安全动态切换方法，其特征在于，限幅模块使用空间矢量调制方式，且当负载变重时，对所计算得到的电压参考矢量幅值进行限幅，限幅值需满足的条件为：

式中，v_ref(max)为可取的电压参考矢量的最大值，d₀为辅助开关管关断占空比，T_s为开关周期，T_r为谐振所需的时间，V_dc为直流侧电压，v_Cc为钳位电容电压，α为电压参考矢量与基本合成矢量的夹角，定义如下：

根据电压参考矢量相位θ，设定电压参考矢量相位θ在0-60°为扇区I，在60-120°为扇区II，在120-180°为扇区III，在180-240°为扇区IV，在240-300°为扇区V，在300-360°为扇区VI，则