一种针对单相混合器件逆变器控制自适应损耗的方法

本发明涉及对电子逆变器控制改进的，尤其涉及一种针对单相逆变器控制方法。

背景技术

0、
背景技术：

1、siigbt的高开关损耗使其在高开关频率的应用受到极大的限制，而sci mosfet在开关损耗和开关速度相比siigbt有着不小的优势，但是由于工艺的制约其单芯片载流能力远低于igbt。

2、siigbt和scimosfet的并联组合混合器件通过优化的门极驱动，可以在低电流下呈现为单极性的sci mosfet低导通电阻特性，而在大电流条件下，整合了双极性igbt于恒定压降特点。用该混合模块所组成的单相逆变器，具有广泛的使用范围和较高的性能。

3、并联混合模块的开关与导通损耗与igbt和mosfet导通顺序延时有着密切的联系，在开启mosfet后延时一段时间开始igbt，与直接开启igbt模块相比，其开关损耗大大降低。目前针对该混合模块的自适应最优控制方法，主要通过建立并计算相关的损耗模型以求得最小的损耗，而这种损耗模型的建立一方面需要获取器件的在特定条件下开关损耗和导通损耗。由于混合模块内部各器件结温和其他参数难以测量，使得传统的测量和建模的方式具有一定的困难性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在技术问题，本发明提供一种针对单相逆变器控制自适应损耗的方法，该方法通过对单相逆变器自动优化其内部的延时时间有效控制，以促动逆变器的损耗得到尽可能的最小化，逆变器的使用效率。

2、一种针对单相逆变器控制自适应损耗的方法，所述单相逆变器包括第一开关器件、第二开关器件所组成的混合功率器件和pwm控制器；所述第一开关器件与第二开关器件并联；

3、所述单相混合器件逆变器还包括通过延迟调整开启延时时间，即第一开关器件开启后至第二开关器件开启的时间差t来降低所述混合功率器件模块的总损耗的混合调控模块；，所述混合调控模块通过模拟退火算法实现对逆变器控制自适应损耗过程，包括：

4、步骤一、对混合功率器件模块依照逆变器的工作条件进行参数设定，包括:电路参数包括逆变器控制的直流电压udc，输入电流idc，开关频率f1，输出的电流i0与电压u0，算法参数包括迭代系数k，温度衰减因子a，初始温度t0和终止温度δt；

5、其中：

6、混合功率器件模块按照如下公式设定逆变器的协调控制适应模型：

7、f＝pdc-po

8、其中，pdc为混合功率器件模块直流端的输入功率，po为混合功率器件模块交流端的输出功率；

9、步骤二、通过粒子编码方式将逆变器混合功率器件模块的时间(0，t/4)的区间均匀分成k个维度开关延时，所述每一个维度中开关延时时间独立，即：s＝[s1,s2,s3,...,s(k-1),sk]；

10、步骤三、在每一个维度中通过随机数模型给出一个初始延时值t0，初始值的时间不能超过每一个维度的时间长度，将初始值的延时导入逆变器控制之中，测量逆变器的输入输出功率，并将测量值代入协调控制适应模型f＝pdc-po计算协调控制适应初始值f0；

11、步骤四、在原始的延时时间t0的邻域通过运用模拟退火算法中随机数模型获得延时时间t1，随机数的取值范围由此时模拟退火算法中“温度”决定，将延时时间t1输出至pwm控制器中，测量逆变器的输入输出功率获得测量值，并将测量值代入协调控制适应模型f＝pdc-po计算获得协调控制适应新值f1；

12、步骤五、对新值f1和初始值f0依照f1-f0＝△e计算新值与初始值的差值△e；并采取以下方式进行取舍；

13、①若△e＜0，则逆变器协调控制模型t＝t1 f＝f1即延时控制时间采用新的时间，协调控制值采用新值。

14、②若△e＜0，则若满足f＝f1,若不满足，则f＝f0,random[0,1]为区间0到1的随机数。tk为此时的“温度值”。即依照概率选择所选择的时间和模型值。

15、步骤六、依照迭代次数重复k次步骤三到步骤五，即重复k次取新值、导入逆变器控制、计算协调控制适应模型新值、进行比较取舍，最终获得一个在此温度下一个最佳延时时间和经过协调控制后的逆变器的损耗值；

16、步骤七、退火，对温度从初始温度t0开始乘以温度衰减系数，即tk+1＝tk*a,每一次降温后，重复步骤三到步骤六，由于降温引起的取值范围的缩小，退火算法精度增加。当温度降低至终止温度后，算法结束。此时的延时时间和逆变器损耗即为每个维度的逆变器自适应控制后最佳值；步骤八、在模拟退火算法运行过程中，逆变器每运行一个周期，算法便完成在每个维度进行一次随机值生成、导入逆变器控制、比较协调控制模型值取舍的流程；由此实现逆变器的自适应的控制方法。

17、第一开关器件为碳化硅绝缘栅场效应管、第二开关器件为i碳化硅绝缘栅场效应管。

18、有益效果

19、本发明最核心的优势在于与现有技术测量采样的要求大大降低，仅需要对于输入输出侧电压电流的测量。本发明针对逆变器功率损耗设计的自适应模型的是退火算法展开的基础。退火算法在原旧解领域内形成的新解实际为新的延时，通过pwm调制形成新的损耗功率，并运用markov计算求解损耗得最小值是算法运行的主要步骤。

技术特征：

1.一种针对单相混合器件逆变器控制自适应损耗的方法，所述单相逆变器包括由第一开关器件、第二开关器件所组成的混合功率器件和pwm控制器；所述第一开关器件与第二开关器件并联；其特征在于：所述单相混合器件逆变器还包括通过延迟调整开启延时时间，即第一开关器件开启后至第二开关器件开启的时间差t来降低所述混合功率器件模块的总损耗的混合调控模块；，所述混合调控模块通过模拟退火算法实现对逆变器控制自适应损耗过程，包括：

2.根据权利要求1所述的一种针对单相逆变器控制自适应损耗的方法，其特征在于第一开关器件为碳化硅绝缘栅场效应管,第二开关器件为硅绝缘栅双极晶体管。

技术总结
本发明提供一种针对单相混合器件逆变器控制自适应损耗的方法，所述单相逆变器包括由第一、第二开关器件所组成的混合功率器件，所述单相逆变器还包括混合调控模块；所述混合调控模块通过如下步骤实现逆变器控制自适应损耗控制：步骤一、对混合功率器件模块依照逆变器的工作条件进行参数设定，步骤二、通过粒子编码方式将混合功率器件模块的时间(0，T/4)的区间均匀分成K个维度，步骤三：将逆变器自身损耗，即逆变器输入功率与输出功率之差为目标模型、将延时时间t作为自变量，导入模拟退火算法，运用模拟退火算法对逆变器进行控制；该方法通过对单相逆变器自动优化其内部的延时时间有效控制，提高逆变器的使用效率。

技术研发人员：桑时杰,白淼光,郭清,林氦,徐俊亮
受保护的技术使用者：浙江大学绍兴研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11