[发明专利]电力变换技术中的波形连续变换方法

说明书

本发明涉及一种电力变换技术，更确切地说是涉及一种波形连续变换方法。

在电力变换技术领域中，变换器或逆变器的作用是将直流电变换为交流电输出，其具体的变换方法通常有两种，一种是普通的正弦波调制方法，另一种就是电压矢量控制方法(VVC方法)。在这两种方法中，正弦波调制方法可以实现线电压和相电压均为正弦，而在电压矢量控制方法中，其相电压不是正弦但线电压为正弦，它的优点是电压利用率(输出线电压与相电压的峰值的比值)比正弦波调制方法提高15％，可达到2。

上述两种电力变换技术中，其波形变换技术的电压利用率是非连续性的，若单纯采用正弦波调制方法，在低频低压时只能采用脉宽调制，输出谐波大，而在高频电压时又很难实现所要的电压；若单纯采用VCC方法，虽然可解决高频电压时的输出量问题，但低频低压时输出谐波较前一方法更严重。线电压U_AB、U_BC、U_AC与相电压U_A、U_B、U_C间成3的固定关系可见电工基础教材；有关电压电力变换方法及其变换装置可参见中国专利ZL 95 119585．9《一种高电压电力变换方法及其变换装置》。

波形连续变换技术是一种连续调节相电压输出波形的技术，通过对相电压输出波形进行相应变形而保持线电压输出为正弦波不变，因而可保证最优的设备利用率和逼真的波形输出。

本发明的目的是设计一种电力变换技术中的波形连续变换方法，实现电压利用率在1．15-2之间连续调节，从而自始至终保证逆变单元的最高利用率和最佳线电压波形输出和最小的谐波。

本发明的方法可以这样实现，一种电力变换技术中的波形连续变换方法，应用于闭环控制系统中，其特征在于包括以下步骤：

a．在设备的主控单元中预置一个被控对象的输出量设定值，在设备运行中动态检测被控对象的实际输出量值，并采集输送至主控单元；

b．主控单元将采集的实际输出量与预置的设定值相比较，并根据比较结果确定电力变换系统的实际输出频率值F，再计算ω=2πF；

c．根据预先设定的压频曲线获得电力变换系统输出的线电压峰值U₁；

d．根据已知每相中最大可用叠加单元个数N及电力变换系统中已确定的中间直流电压值U_d，和根据线电压峰值U₁的取值范围选择主控单元的算法，计算实时的三相输出电压U_A(t)、U_B(t)、U_C(t)；

e．根据计算出的三相输出电压U_A(t)、U_B(t)、U_C(t)的瞬时值，与功率单元模块的中间直流电压值U_d相比较，确定相应相各逆变单元的输出状态为正或负或零。

本发明的方法也可以这样实现：另一种电力变换技术中的波形连续变换方法，应用于开环控制系统中，其特征在于包括以下步骤：

a．在设备的主控单元中，通过人机界面设置一个设定频率值Fm，电力变换系统起动后逐渐加速到Fm；

b．按照系统的实际输出频率值F，并根据预先设定的压频曲线获得输出的线电压峰值U₁；

c．根据已知每相中最大可用叠加单元个数N及电力变换系统中已确定的中间直流电压值U_d，和根据线电压峰值U₁的取值范围选择主控单元的算法，计算实时的三相输出电压U_A(t)、U_B(t)、U_C(t)：

d．根据计算出的三相输出电压U_A(t)、U_B(t)、U_C(t)的瞬时值，与功率单元模块的中间直流电压值相比较，确定相应相各逆变单元的输出状态为正或负或零。

本发明的波形连续变换方法，在保证线电压为正弦的前提下可以连续调节相电压输出波形的形状，根据输出线电压的幅值要求和每一相的最大可用的单元模块的数目，相电压的输出波形的形状从“瘦”逐渐变“胖”，其变化是无级的而不是普通变换方法中的只取几个点的有级调节方法，可以实现电压利用率在1．15-2之间连续调节，实现了在整个线电压变化范围内每一相自始至终都有最大数目的功率单元模块参加叠加和利用现有设备实现尽可能大的线电压输出，从而保证逆变单元的最高利用率和最佳线电压波形的输出和最小的谐波。

下面结合实施例及附图进一步说明本发明的方法。