具备软开关特性的变频最小开关损耗算法的制作方法

1.本发明属于电力电子变流技术领域，具体涉及具备软开关特性的变频最小开关损耗算法。


背景技术：

2.随着新型宽禁带半导体(如sic,gan等)在电机驱动和新能源并网的广泛应用，一些负面效应也随之而来。由于开关频率的提高，随之带来的开关损耗也会提高，这会加大散热器的提交，影响效率和功率密度的提升。同时，变换器往往工作在连续电流模式，由硬开关带来的损耗，也会大大影响系统的效率。


技术实现要素：

3.本发明从上述提到的问题入手，提出了应用于三相两电平逆变器中具备软开关特性的变开关频率最小开关损耗pwm调制算法，本发明采用的技术方案是：具备软开关特性的变频最小开关损耗算法，包括在三相电压源变频器上使用pwm调制器，生成三相两电平变频器的驱动信号sa,sb和sc，驱动信号sa,sb和sc的调制波v
a**
、v
b**
、v
c**
的表达式为：其中t7＝ktz，k取值0或1，其中ts表示开关频率的周期，ti和tj表示在第n个扇区相邻矢量的作用时间，表示在第n个扇区相邻矢量的作用时间，表示负载功率因数，mi为是系统调制度，由交流电压的幅值闭上母线电压的一半获得，n为为所在扇区序列，ωe为电压空间矢量的旋转角度，t为时间，分别为第i个和第j个矢量在abc分量上的开关状态，v
α
为电压分量在α轴上的分量，i
α
为电流分量在α轴上的分量，v
β
为电压分量在β轴上的分量，i
β
为电流分量在β轴上的分量。
4.作为上述技术方案的优选，确定调制波v
a**
、v
b**
、v
c**
后，再分别确定三相的载波的开关频率，其中每相的开关频率为：
[0005][0006]
其中c
oss
是开关管的寄生电容值，v
a/b/co
为a/b/c相对电容中点o的电压，v
dc
为母线电压，c
ds
为mosfet上的栅源级电容，v
ds
为mosfet上的栅源级电压，vo为输出电压，l为输出电感，i
avg
是a相的平均电流，d是a相开关的占空比，由调制波确定：
[0007]
作为上述技术方案的优选，所述k取值由扇区分配式确定，扇区分配式为
[0008][0009]
灰色区域k＝1,白色区域k＝0，(a)(b)(c)
[0010]
作为上述技术方案的优选，所述i
avg
由电流采样传感器得到。
[0011]
作为上述技术方案的优选，所述开关频率在dsp中epwm模块的移相寄存器中进行设置。
[0012]
本发明的有益效果是：
[0013]
1)全攻略因数范围内，在电流最大处停止相应相位的开关动作；
[0014]
2)全攻略因数范围内，实现软开关的过程；
[0015]
3)系统效率高；
[0016]
4)便于应用。
附图说明
[0017]
图1是变开关频率最小开关损耗pwm算法合成示意图；
[0018]
图2是扇区分配图；
[0019]
图3是开关过程瞬态波形图；
[0020]
图4是三相电压源变频器拓扑与控制框图。
具体实施方式
[0021]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0023]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0024]
具备软开关特性的变频最小开关损耗算法，包括在三相电压源变频器上使用pwm调制器，生成三相两电平变频器的驱动信号sa,sb和sc，驱动信号sa,sb和sc的调制波v
a**
、v
b**
、v
c**
的表达式为：其中t7＝ktz，k取值0或1，其中ts表示开关频率的周期，ti和tj表示在第n个扇区相邻矢量的作用时间，表示在第n个扇区相邻矢量的作用时间，表示负载功率因数，mi为是系统调制度，由交流电压的幅值闭上母线电压的一半获得，n为为所在扇区序列，ωe为电压空间矢量的旋转角度，t为时间，转角度，t为时间，分别为第i个和第j个矢量在abc分量上的开关状态，v
α
为电压分量在α轴上的分量，i
α
为电流分量在α轴上的分量，v
β
为电压分量在β轴上的分量，i
β
为电流分量在β轴上的分量。
[0025]
进一步的，确定调制波v
a**
、v
b**
、v
c**
后，再分别确定三相的载波的开关频率，其中a相的开关频率为：
[0026][0027]
其中c
oss
是开关管的寄生电容值，v
ao
为****，v
dc
为****，c
ds
为****，v
ds
为****，vo为***，l为*****，i
avg
是a相的平均电流，d是a相开关的占空比，由调制波确定：
[0028]
进一步的，所述k取值由扇区分配式确定，扇区分配式为
[0029][0030]
灰色区域k＝1,白色区域k＝0，(a)(b)(c)
[0031]
进一步的，所述i
avg
由电流采样传感器得到。
[0032]
进一步的，所述开关频率在dsp中epwm模块的移相寄存器中进行设置。通过此开关频率的设置，可以保证本专利所提出的pwm方法在任意时刻实现零电压开通。
[0033]
将本发明提出的变开关频率最小开关损耗pwm应用在三相电压源逆变器上，可以适应负载的功率因数变化，继而得到最小开关损耗和零电压开通的特性，如图4所示。
[0034]
值得一提的是，本发明专利申请涉及的相两电平变频器、pwm调制器等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
[0035]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。