電流源型變換器直流電感紋波優化控制方法與流程

2023-10-09 14:32:04

本發明屬於變換器控制技術領域，涉及一種電流源型變換器直流電感紋波控制方法。

背景技術：

電流源型變換器相對於電壓源型變換器有很多優勢，包括具有較寬的輸出電壓範圍、直接控制輸出電流、內在的短路保護能力及動態響應快等特點。同時，隨著超導技術以及寬禁帶功率器件的發展，克服了電流源型變換器開關損耗大的問題，由於電流源型變換器具有高功率密度和高可靠性的特點，使得它開始受到工業界和學術界的關注。然而實際運行中，電流源變換器直流側電感上存在紋波，紋波的存在不僅引起電感額外的損耗，還會導致交流側電流波形畸變。因此如何減小電流源變換器直流側電感紋波具有重要研究意義和實際應用價值。傳統方法一般通過提高開關頻率或增大直流電感量的方式減小直流電感紋波，但提高開關頻率會導致系統開關損耗增加，增大直流電感量會導致系統動態響應慢，體積大，功率密度降低。因此亟需一種在不改變電流源型變換器硬體情況下，有效減小直流電感紋波的技術方案。

技術實現要素：

本發明克服了現有技術中的缺點，提供一種電流源型變換器直流電感紋波控制策略，能有效減小直流電感紋波。

為了解決上述存在的技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種電流源型變換器直流電感紋波控制方法，其內容包括以下步驟：

(1)首先確定系統各項參數，所述參數包括電流源型變換器交流側線電壓幅值vi、相電壓幅值vm、調製度m、相電流幅值im和參考電流iref角位移θ；

(2)將電流源型變換器的空間矢量圖分成12個扇區，根據參考電流矢量iref角位移θ判斷iref所在扇區並選擇合成iref的空間電流矢量，根據安秒平衡方程求得矢量作用時間；

(3)根據矢量切換時不增加開關損耗，每次切換隻有一對開關通斷的原則安排矢量次序。

進一步，在步驟(2)中，所述矢量作用時間如下：

(1)在奇數(1,3,5,7,9,11)扇區，矢量作用時間分別為：

tn+2＝ts-t1-t2

其中，θ的取值範圍為(0,π/6)，tn,tn+1,tn+2分別為3個矢量的作用時間，ts為開關周期；

(2)在偶數(2,4,6,8,10,12)扇區，矢量作用時間分別為：

tn-1＝ts-t1-t2

其中，θ的取值範圍為(-π/6,0)，tn+1,tn,tn-1分別為3個矢量的作用時間，ts為開關周期。

由於採用上述調製方法，與現有技術相比本發明的有益效果是：

在不增加開關損耗的前提下，有效減小了直流側電感電流的紋波，從而減小電感損耗，增大各功率器件的使用壽命。也就意味著，對於同一種電感電流紋波要求，可以將電感值設計的更小，進而有效減小電感體積和成本。同時減小了系統共模電壓。

附圖說明

圖1為電流源型變換器的電路原理圖；

圖2為本發明電流源型變換器空間矢量原理圖；

圖3為本發明電流源型變換器電流參考矢量合成原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細具體的說明。

圖1為電流源型變換器的電路原理圖，實施本發明方法包括以下步驟：

(1)首先確定系統各項參數，所述參數包括電流源型變換器交流側線電壓幅值vi、相電壓幅值vm、調製度m、相電流幅值im和參考電流iref角位移θ。

(2)將電流源型變換器空間矢量圖分成12個扇區，如圖2所示，根據參考電流矢量iref角位移θ判斷其所在扇區並選擇合成iref的空間電流矢量，根據安秒平衡方程求得矢量作用時間；

矢量作用時間如下：

(1)在奇數(1,3,5,7,9,11)扇區，矢量作用時間分別為：

tn+2＝ts-t1-t2

其中，θ的取值範圍為(0,π/6)，tn,tn+1,tn+2分別為3個矢量的作用時間，ts為開關周期。

(2)在偶數(2,4,6,8,10,12)扇區，矢量作用時間分別為：

tn-1＝ts-t1-t2

其中，θ的取值範圍為(-π/6,0)，tn+1,tn,tn-1分別為3個矢量的作用時間，ts為開關周期。以第1扇區為例，矢量作用原理如圖3所示。

(3)根據矢量切換時不增加開關損耗，每次切換隻有一對開關通斷的原則，按照表1安排矢量次序。

表1不同扇區與相應選取矢量的關係表