[发明专利]一种有源中点箝位型三电平逆变器控制策略优化设计方法

权利要求书

1.一种有源中点箝位型三电平逆变器控制策略优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，根据有源中点箝位型三电平逆变器的电流路径，将所有换流过程划分为两种换流模式：有源换流模式和无源换流模式，并分析不同换流模式的损耗分布；

步骤2，利用电压传感器获取有源中点箝位型三电平逆变器中的功率器件两端的电压，利用电流传感器获取通过有源中点箝位型三电平逆变器中的功率器件的电流，对数据手册中的特性曲线进行拟合得到损耗与电压和电流之间的关系；

步骤3，将步骤2获取的电压和电流代入损耗与电压和电流之间的关系，计算得到损耗，将损耗导入热网络模型估算功率器件结温；

步骤4，获取一个时间周期内的功率器件结温，采用雨流计数法从一个时间周期内的功率器件结温中提取热循环，将这些热循环用于疲劳分析，导入寿命模型计算出功率器件的寿命损耗；

步骤5，针对稳定负载，根据不同换流模式的损耗分布情况，选取损耗方差最小的换流模式作为系统运行的换流模式；

步骤6，针对随机负载，根据不同换流模式的寿命损耗分布情况，选取寿命损耗方差最小的换流模式作为系统运行的换流模式。

2.根据权利要求1所述有源中点箝位型三电平逆变器控制策略优化设计方法，其特征在于，步骤1所述将所有换流过程划分为两种换流模式：有源换流模式和无源换流模式，具体为：

根据有源中点箝位型三电平逆变器的6种开关状态，排列组合出16种不同电流的换流过程，其中8种换流过程的电流路径变化与D5或D6有关，而与T5或T6无关，另外8种换流过程的电流路径变化与T5或T6有关，而与D5或D6无关，将前8种换流过程定义为无源换流模式，将后8种换流过程定义为有源换流模式；

所述有源中点箝位型三电平逆变器包括直流电压源、第一至第二直流母线电容、A相桥臂；第一直流母线电容的一端接直流电压源的正极，另一端接第二直流母线电容的一端，第二直流母线电容的另一端接直流电压源的负极，所述A相桥臂包括第一至第六绝缘栅双极型晶体管，记为T1-T6，每个绝缘栅双极型晶体管并联一个反并联二极管，T1的源极接T2的漏极，T2的源极接T3的漏极，T3的源极接T4的漏极，T1的漏极接直流电压源的正极，T4的源极接直流电压源的负极，T5的源极接中性点O，漏极接T1的源极，T6的漏极接中性点O，源极接T4的漏极，中性点O位于第一与第二直流母线电容的中间，记与T5并联的反并联二极管为D5，与T6并联的反并联二极管为D6。

3.根据权利要求1所述有源中点箝位型三电平逆变器控制策略优化设计方法，其特征在于，步骤2所述损耗包括功率器件导通损耗和功率器件开关损耗，其中，

功率器件导通损耗的计算公式为：

P_con＝(a₀+a₁·T_j)·I_L+(b₀+b₁·T_j)·I_L²

其中，P_con表示功率器件导通损耗；T_j表示器件结温；I_L表示电流；a₀、a₁、b₀、b₁均为系数；

功率器件开关损耗的计算公式为：

其中，E_sw表示功率器件开关损耗；表示数据手册中的开关损耗参考值；I_L表示电流；表示数据手册中的电流参考值；V_CC表示截止电压；表示数据手册中的截止电压参考值；表示温度系数；T_j表示器件结温；表示数据手册中的器件结温参考值；K_i和K_v分别表示电流和电压的指数系数。

4.根据权利要求1所述有源中点箝位型三电平逆变器控制策略优化设计方法，其特征在于，步骤4所述寿命损耗的计算公式为：

其中，N_f表示器件故障的热循环次数；ΔT_j表示结温波动；R表示气体常数；T_j表示器件结温，单位开尔文；A、α、Q均为器件相关参数。