[发明专利]一种高频软开关三相逆变器安全动态切换方法

说明书

本发明公开了一种高频软开关三相逆变器安全动态切换方法。当软开关三相逆变器的负载由轻变重时，通过本发明的控制方法，一方面，可限制电压参考矢量幅值，另一方面，在切换时刻先进行降低开关频率处理，再升高开关频率至额定开关频率，可以确保高频情况下软开关三相逆变器的安全切换。本发明解决了软开关三相逆变器负载切换时由于零电压开通无法实现，主开关管上的电压经由寄生电感在辅助开关管上产生很高的电压应力的问题，本方法不需增加额外电路，有利于拓宽软开关三相逆变器在高频条件下的应用范围，确保安全稳定地进行动态切换。

技术领域

本发明涉及逆变器控制领域，尤其涉及一种高频软开关三相逆变器安全动态切换方法。

背景技术

传统的零电压开关三相逆变器，在负载切换时输出电流调整通过电压参考矢量变化来实现，电压参考矢量的突变一方面可能导致第一次谐振阶段不完整从而无法实现零电压开通，另一方面，负载突增需要辅助开关管关断占空比相应增大，辅助开关关断占空比的增大使谐振电感电流波形上移，从而在第一次谐振时谐振电感电流能量不足导致零电压开通失效。装置高频工作条件下，寄生电感影响突出，零电压开通无法实现使主开关上残留的电压通过寄生电感在辅助开关管上产生很高的电压应力，容易损坏辅助开关管。一般的解决方案，如减小每个周期辅助开关关断占空比增大量，意味着需要减小每个周期的输出电流调整量，会减慢系统动态响应速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高频软开关三相逆变器安全动态切换方法，使得在负载任意切换时逆变器的零电压开通均能实现，辅助开关管上不会产生过大的电压过冲。

本发明提供了一种高频软开关三相逆变器安全动态切换方法，其控制部分包括：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；限幅模块输出端连接到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。

电压参考矢量v_ref的限幅方法是：

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：