CN109193780A - 一种逆变器损耗和开关频率折中的方法 - Google Patents

一种逆变器损耗和开关频率折中的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种逆变器损耗和开关频率折中的方法，属于逆变器损耗和开关频率技术领域，一种逆变器损耗和开关频率折中的方法，包括以下步骤：步骤一、得到逆变器所采用器件的开关频率范围(fmin，fmax)；步骤二、对开关频率影响逆变器的损耗进行建模，得到函数F1(f)；步骤三、对开关频率影响逆变器及与其一起工作的负载进行建模，得到函数F2(f)；步骤四、定义总效率函数F(f)＝F1(f)*(1‑F2(f))；步骤五、F取得最小值Fmin，带入步骤四中总效率函数F(f)＝F1(f)*(1‑F2(f))进行计算；步骤六、由步骤五得出f0，f0即为最优的开关频率，可以得到并选择最优的开关频率，从而达到最优的经济效率。

Description

一种逆变器损耗和开关频率折中的方法
技术领域
本发明涉及逆变器损耗和开关频率技术领域，更具体地说，涉及一种逆变器损耗和开关频率折中的方法。
背景技术
逆变器是把直流电变为交流电的装置，一般常用在不间断电源UPS、光伏发电、风力发电等方面。在逆变器的运行过程中，如果开关频率F过高的话，会引起逆变器的开关损耗增大，间接增加了用户的损失；另外一方面，如果开关频率过低的话，会导致电网电压畸变，影响逆变出来的电能质量，影响和逆变器一起工作负载的使用寿命。
另外，逆变器的开关频率也由所选开关器件本身的工作频率范围。
如何选一个合适的开关频率使得经济效率最大，目前没有相关的研究，本发明提出了一种方法，来优化逆变器的开关频率。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种逆变器损耗和开关频率折中的方法，它可以得到并选择最优的开关频率，从而达到最优的经济效率。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种逆变器损耗和开关频率折中的方法，包括以下步骤：
步骤一、得到逆变器所采用器件的开关频率范围(fmin，fmax)；
步骤二、对开关频率影响逆变器的损耗进行建模，得到函数F1(f)；
步骤三、对开关频率影响逆变器及与其一起工作的负载进行建模，得到函数F2(f)；
步骤四、定义总效率函数F(f)＝F1(f)*(1-F2(f))；
步骤五、F取得最小值Fmin，带入步骤四中总效率函数F(f)＝F1(f)*(1-F2(f))进行计算；
步骤六、由步骤五得出f0，f0即为最优的开关频率。
进一步的，所述f为逆变器的开关频率。
进一步的，所述fmin为逆变器的开关器件所能工作的最低开关频率，当器件手册没有提供最低开关频率，则可以认为最低开关频率为0Hz。
进一步的，所述fmax为逆变器开关器件工作所能承受的最高开关频率，可以标幺化为1。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案可以得到并选择最优的开关频率，在逆变器的运行过程中，可避免引起逆变器的开关损耗增大，不会增加用户的损失，另外一方面，不易导致电网电压畸变，不会影响逆变出来的电能质量，也易于延长和逆变器一起工作负载的使用寿命，从而达到最优的经济效率。
附图说明
图1为本发明的流程线框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。
实施例1：
请参阅图1-1，一种逆变器损耗和开关频率折中的方法，包括以下步骤：
步骤一、得到逆变器所采用器件的开关频率范围(fmin，fmax)，其中fmin为逆变器的开关器件所能工作的最低开关频率，当器件手册没有提供最低开关频率，则可以认为最低开关频率为0Hz，fmax为逆变器开关器件工作所能承受的最高开关频率，可以标幺化为1；
步骤二、对开关频率影响逆变器的损耗进行建模，得到函数F1(f)，其中f为逆变器的开关频率，一般来说，逆变器的开关频率f越大，损耗函数F1也就越大；
步骤三、对开关频率影响逆变器及与其一起工作的负载进行建模，得到函数F2(f)，其中f为逆变器的开关频率，一般来说，逆变器的开关频率f越大，逆变出来的电能质量就越高，和逆变器一起工作的负载寿命就越长，导致开关频率对逆变器电能质量及负载寿命效率函数F2也就越大；
步骤四、定义总效率函数F(f)＝F1(f)*(1-F2(f))；
步骤五、F取得最小值Fmin，带入步骤四中总效率函数F(f)＝F1(f)*(1-F2(f))进行计算；
步骤六、由步骤五得出f0，f0即为最优的开关频率，当F取得最小值Fmin的时候，此时的开关频率f0即为最优的开关频率。也就是说，求得了一个f，使得F1(f)最小，同时效率函数F2(f)最大。
首先假设器件的开关频率最低为0Hz，最高为100kHz，那么可以定义开关频率范围(fmin，fmax)＝(0，1)，1此时代表为100kHz；
其次，假设对损耗函数建模，得到的结果为损耗函数F1(f)＝0.5*f+0.5；
再次，建设对寿命效率函数F2建模，得到的结果为F1(f)＝0.4*f+0.6；
于是可以得到F(f)＝F1(f)*(1-F2(f))＝0.2*(f*f-1)，于是可以得到当f＝1时候，又F(f＝1)＝0，此时的开关频率对应为100kHz即为最优的工作频率。
本方案可以得到并选择最优的开关频率，在逆变器的运行过程中，可避免引起逆变器的开关损耗增大，不会增加用户的损失，另外一方面，不易导致电网电压畸变，不会影响逆变出来的电能质量，也易于延长和逆变器一起工作负载的使用寿命，从而达到最优的经济效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种逆变器损耗和开关频率折中的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、得到逆变器所采用器件的开关频率范围(fmin，fmax)；
步骤二、对开关频率影响逆变器的损耗进行建模，得到函数F1(f)；
步骤三、对开关频率影响逆变器及与其一起工作的负载进行建模，得到函数F2(f)；
步骤四、定义总效率函数F(f)＝F1(f)*(1-F2(f))；
步骤五、F取得最小值Fmin，带入步骤四中总效率函数F(f)＝F1(f)*(1-F2(f))进行计算；
步骤六、由步骤五得出f0，f0即为最优的开关频率。
2.根据权利要求1所述的一种逆变器损耗和开关频率折中的方法，其特征在于：所述f为逆变器的开关频率。
3.根据权利要求1所述的一种逆变器损耗和开关频率折中的方法，其特征在于：步骤一中，所述fmin为逆变器的开关器件所能工作的最低开关频率，当器件手册没有提供最低开关频率，则可以认为最低开关频率为0Hz。
4.根据权利要求1所述的一种逆变器损耗和开关频率折中的方法，其特征在于：步骤一中，所述fmax为逆变器开关器件工作所能承受的最高开关频率，可以标幺化为1。
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