CN107124093A - 电流源型变换器直流电感纹波优化控制方法 - Google Patents

电流源型变换器直流电感纹波优化控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电流源型变换器直流电感纹波控制方法，其内容包括：首先确定系统各项参数，所述参数包括电流源型变换器交流侧线电压幅值Vi、相电压幅值Vm、调制度m、相电流幅值Im和参考电流Iref角位移θ；将电流源型变换器的空间矢量图分成12个扇区，根据参考电流矢量Iref角位移θ判断Iref所在扇区并选择合成Iref的空间电流矢量，根据安秒平衡方程求得矢量作用时间；根据矢量切换时不增加开关损耗，每次切换只有一对开关通断的原则安排矢量次序。本发明在不增加开关损耗的前提下，有效减小了直流侧电感电流的纹波，同时减小了系统共模电压。

Description

电流源型变换器直流电感纹波优化控制方法
技术领域
本发明属于变换器控制技术领域，涉及一种电流源型变换器直流电感纹波控制方法。
背景技术
电流源型变换器相对于电压源型变换器有很多优势，包括具有较宽的输出电压范围、直接控制输出电流、内在的短路保护能力及动态响应快等特点。同时，随着超导技术以及宽禁带功率器件的发展，克服了电流源型变换器开关损耗大的问题，由于电流源型变换器具有高功率密度和高可靠性的特点，使得它开始受到工业界和学术界的关注。然而实际运行中，电流源变换器直流侧电感上存在纹波，纹波的存在不仅引起电感额外的损耗，还会导致交流侧电流波形畸变。因此如何减小电流源变换器直流侧电感纹波具有重要研究意义和实际应用价值。传统方法一般通过提高开关频率或增大直流电感量的方式减小直流电感纹波，但提高开关频率会导致系统开关损耗增加，增大直流电感量会导致系统动态响应慢，体积大，功率密度降低。因此亟需一种在不改变电流源型变换器硬件情况下，有效减小直流电感纹波的技术方案。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种电流源型变换器直流电感纹波控制策略，能有效减小直流电感纹波。
为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种电流源型变换器直流电感纹波控制方法，其内容包括以下步骤：
(1)首先确定系统各项参数，所述参数包括电流源型变换器交流侧线电压幅值Vi、相电压幅值Vm、调制度m、相电流幅值Im和参考电流Iref角位移θ；
(2)将电流源型变换器的空间矢量图分成12个扇区，根据参考电流矢量Iref角位移θ判断Iref所在扇区并选择合成Iref的空间电流矢量，根据安秒平衡方程求得矢量作用时间；
(3)根据矢量切换时不增加开关损耗，每次切换只有一对开关通断的原则安排矢量次序。
进一步，在步骤(2)中，所述矢量作用时间如下：
(1)在奇数(1,3,5,7,9,11)扇区，矢量作用时间分别为：
Tn+2＝Ts-T1-T2
其中，θ的取值范围为(0,π/6)，Tn,Tn+1,Tn+2分别为3个矢量的作用时间，Ts为开关周期；
(2)在偶数(2,4,6,8,10,12)扇区，矢量作用时间分别为：
Tn-1＝Ts-T1-T2
其中，θ的取值范围为(-π/6,0)，Tn+1,Tn,Tn-1分别为3个矢量的作用时间，Ts为开关周期。
由于采用上述调制方法，与现有技术相比本发明的有益效果是：
在不增加开关损耗的前提下，有效减小了直流侧电感电流的纹波，从而减小电感损耗，增大各功率器件的使用寿命。也就意味着，对于同一种电感电流纹波要求，可以将电感值设计的更小，进而有效减小电感体积和成本。同时减小了系统共模电压。
附图说明
图1为电流源型变换器的电路原理图；
图2为本发明电流源型变换器空间矢量原理图；
图3为本发明电流源型变换器电流参考矢量合成原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细具体的说明。
图1为电流源型变换器的电路原理图，实施本发明方法包括以下步骤：
(1)首先确定系统各项参数，所述参数包括电流源型变换器交流侧线电压幅值Vi、相电压幅值Vm、调制度m、相电流幅值Im和参考电流Iref角位移θ。
(2)将电流源型变换器空间矢量图分成12个扇区，如图2所示，根据参考电流矢量Iref角位移θ判断其所在扇区并选择合成Iref的空间电流矢量，根据安秒平衡方程求得矢量作用时间；
矢量作用时间如下：
(1)在奇数(1,3,5,7,9,11)扇区，矢量作用时间分别为：
Tn+2＝Ts-T1-T2
其中，θ的取值范围为(0,π/6)，Tn,Tn+1,Tn+2分别为3个矢量的作用时间，Ts为开关周期。
(2)在偶数(2,4,6,8,10,12)扇区，矢量作用时间分别为：
Tn-1＝Ts-T1-T2
其中，θ的取值范围为(-π/6,0)，Tn+1,Tn,Tn-1分别为3个矢量的作用时间，Ts为开关周期。以第1扇区为例，矢量作用原理如图3所示。
(3)根据矢量切换时不增加开关损耗，每次切换只有一对开关通断的原则，按照表1安排矢量次序。
表1 不同扇区与相应选取矢量的关系表

Claims (2)

1.一种关于电流源型变换器直流电感纹波优化控制方法，其特征在于：该方法内容包括以下步骤：
(1)首先确定系统各项参数，所述参数包括电流源型变换器交流侧线电压幅值Vi，相电压幅值Vm，调制度m，相电流幅值Im和参考电流Iref角位移θ；
(2)将电流源型变换器的空间矢量图分成12个扇区，根据参考电流矢量Iref角位移θ判断Iref所在扇区并选择合成Iref的空间电流矢量，根据安秒平衡方程求得矢量作用时间；
(3)根据矢量切换时不增加开关损耗，每次切换只有一对开关通断的原则，按照表1安排矢量次序。
表1 不同扇区与相应选取矢量的关系表
2.根据权利要求1所述的一种关于电流源型变换器直流电感纹波优化控制方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述矢量作用时间如下：
(1)在奇数(1,3,5,7,9,11)扇区，矢量作用时间分别为：
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>mT</mi> <mi>s</mi> </msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>&amp;pi;</mi> <mn>6</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
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Tn+2＝Ts-T1-T2
其中，θ的取值范围为(0,π/6)，Tn,Tn+1,Tn+2分别为3个矢量的作用时间，Ts为开关周期；
(2)在偶数(2,4,6,8,10,12)扇区，矢量作用时间分别为：
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Tn-1＝Ts-T1-T2
其中，θ的取值范围为(-π/6,0)，Tn+1,Tn,Tn-1分别为3个矢量的作用时间，Ts为开关周期。
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