[发明专利]电流源型变流器最优直流纹波混合型调制方法

摘要

本发明公开了一种电流源型变流器最优直流纹波混合型调制方法，其包括以下步骤：计算系统各项参数，包括变流器交流电压幅值V_tm，变流器交流A相电压初相位γ，调制比m，参考电流角位移初始值θ₀等。本发明与单独的五段式调制方式相比，系统的开关损耗基本一致，但纹波的峰值和有效值都达到了最小；与传统的纹波抑制技术相比，新技术既不需要增大直流电感，也不会明显增大开关损耗，只需要改善变流器的调制算法，具有很大的优越性。

主权项

1.一种电流源型变流器最优直流纹波混合型调制方法，其特征在于，电流源型变流器最优直流纹波混合型调制方法包括以下步骤：步骤一：计算系统各项参数，包括变流器交流电压幅值V_tm，变流器交流A相电压初相位γ，调制比m，参考电流角位移初始值；参考电流是指两相静止坐标系下电流矢量的控制目标值，该电流是一个幅值恒定、旋转速度等于交流电流角频率的矢量，是三相交流电流的控制目标值通过Park变换转换到两相静止旋转坐标系下的结果；步骤二：定义三种纹波△I₁、△I₂、△I₀与载波周期T_s的比值为纹波商D，采用如下式：其中，L_dc为直流电感，θ是参考电流的角位移；步骤三：设D₁，D₂，D₀中最大的为D_max，次大的为D_middle；若采用三段式调制，为了防止扇区切换时纹波叠加，将零矢量置于两边而非中间，定义这种方式为最优三段式调制，此时的最大纹波是D_max·T_{s_3}；若采用五段式调制，将三段式调制时的最大纹波割裂成一半，定义这种方式为最优五段式调制，此时的最大纹波是若采用七段式调制，将三段式调制时的三类纹波ΔI₁、ΔI₂、ΔI₀都割裂为三段式调制时的一半，定义这种方式为最优七段式调制，此时的最大纹波是所述参考电流由两个相邻的非零矢量和一个零矢量合成，|ΔI₁|_max、|ΔI₂|_max、|ΔI₀|_max分别为对应于两个非零矢量和一个零矢量的直流波纹最大值，T₁、T₂、T₀分别是两个非零矢量和一个零矢量的作用时间；θ₀是参考电流的初始位置角；其中，T_{s_3}，T_{s_5}，T_{s_7}，分别代表三段式载波周期、五段式载波周期、七段式载波周期；步骤四：比较不同调制方式下的纹波大小，选取合适的调制方式，采用如下式：所述步骤三中七段式与三段式在开关损耗相同的情况下的直流纹波相同；所述步骤三中三段式载波周期、五段式载波周期、七段式载波周期满足如下比例的情况下，开关损耗近似相等：T_{s_3}∶T_{s_5}∶T_{s_7}＝4∶3∶2；所述步骤一中的变流器交流电压幅值V_tm与变流器三相交流电压瞬时值v_a、v_b、v_c、变流器直流电压V_dc、直流电动势E_dc之间的关系采用如下式：其中，为变流器直流电压的平均值，ω是电网角频率，Vab是指A相和B相的电压差瞬时值，Vac是指A相和C相的电压差瞬时值，t指时间；所述步骤一中的调制比m与矢量作用时间的关系采用如下式：式中：θ＝ωt+θ₀；对参考电流的角位移θ＝ωt+θ₀进行公式变形可得：ωt＝θ‑θ₀，并将其代入到前述变流器三相交流电压瞬时值v_a、v_b、v_c的公式中，则将变流器三相交流电压瞬时值表示为与θ有关的形式，采用如下式：其中，I_tm是变流器交流电流基波分量的幅值，I_dc是直流电流；所述步骤三中三段式调制方式对应T₁、T₂、T₀的三种纹波△I₁、△I₂、△I₀采用如下式：所述电流源型变流器最优直流纹波混合型调制方法在调制算法中，设定一个标志位signal，该标志位的定义方式如下式：若Signal＝0，则说明在三种纹波ΔI₁、ΔI₂、ΔI₀中，ΔI₀的纹波是最大的；为了减小纹波，应当将ΔI₀对应的矢量持续作用时间T₀拆分为两半；同理，若Signal＝1，说明ΔI₁的纹波是最大的，应当将其对应的矢量持续作用时间T₁拆分为两半；若Signal＝2，说明ΔI₂的纹波是最大的，应当将其对应的矢量持续作用时间T₂拆分为两半；该算法可通过软件编程实现；Signal标志位的用途是：判断三种纹波中哪一种纹波最大，从而选取最优的调制方式。