NPC型三电平并网逆变器断续PWM调制方法与流程

专利2025-07-27  27


本发明属于电力电子,具体涉及一种npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法。


背景技术:

1、npc(neutral-point-clamped,中点钳位)型三电平逆变器与经典两电平逆变器相比,在降低开关应力等方面取得了很大进步。npc拓扑可以用于单相和三相逆变器,具有低共模电流、高效率等优点,使其在新能源并网发电等领域具有巨大的应用潜力。

2、npc型三电平并网逆变器的调制方式包括连续(pulse-width-modulation,脉冲宽度调制)pwm调制与断续pwm调制。相比于连续pwm调制而言,断续pwm调制因其较低的开关损耗而使用广泛。断续pwm调制具体又包括了dpwm1、dpwm2、dpwma等多种方法。但实际上,现有的断续pwm调制方法在并网逆变器工况变化时,通常难以兼顾并网电流谐波与功率器件损耗。使得逆变器的并网电流谐波与功率器件损耗往往并未达到理论上的最优水平,其整体性能仍有很大的提升空间。


技术实现思路

1、本发明提供了一种npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法解决上述提到的技术问题,具体采用如下的技术方案:

2、一种npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,包含:

3、确定npc型三电平并网逆变器的并网电流纹波总量;

4、确定npc型三电平并网逆变器的功率器件开关损耗;

5、确定npc型三电平并网逆变器的功率器件导通损耗;

6、基于并网电流纹波总量、功率器件开关损耗和功率器件开关损耗构建适应度函数;

7、基于采用粒子群优化算法求解适应度函数得到满足目标条件的最优零序电压注入调制量。

8、进一步地,并网电流纹波总量δigsum为:

9、

10、其中,iga、igb、igc为三相并网电流,

11、

12、

13、

14、

15、

16、

17、其中,vbus为直流母线电压,t为逆变器开关周期,ma、mb、mc为三相输出电压调制量,m0为零序电压注入调制量,l为npc型三电平并网逆变器的输出电感值,vl为输出电感的端电压。

18、进一步地,功率器件开关损耗为开关管的开关损耗,功率器件开关损耗psw为:

19、

20、其中,vbus为直流母线电压,iga、igb、igc分别为三相并网电流,ksw为开关损耗系数。

21、进一步地,功率器件导通损耗为开关管与二极管的导通损耗,功率器件导通损耗pcond为:

22、

23、其中,iga、igb、igc分别为三相并网电流,rq为开关管通态电阻,vd为二极管导通压降。

24、进一步地,零序电压注入调制量m0的取值范围与三相输出电压调制量ma、mb、mc满足:

25、

26、进一步地,基于并网电流纹波总量、功率器件开关损耗和功率器件开关损耗构建的适应度函数为:

27、

28、其中,h1、h2、h3、h4为目标函数的权重因子,用于合理分配电流纹波总量与功率器件损耗之间的优化权重,h1、h2之和为1,h3、h4选取范围为1~2。

29、进一步地,h1为0.5,h2为0.5,h3为1.5,h4为1.5。

30、进一步地,所述基于采用粒子群优化算法求解适应度函数得到满足目标条件的最优零序电压注入调制量的具体方法为:

31、粒子群算法中的位置迭代算式为:

32、xi(j+1)=xi(j)+vi(j)

33、粒子群算法中的速度迭代算式为:

34、vi(j+1)=w(j)vi(j)+b1r1(j)·[pi(j)-xi(j)]+b2r2(j)·[pg(j)-xi(j)]

35、其中,n为种群粒子数量,j为每个粒子的最大迭代次数,粒子位置xi(j)表示零序电压注入调制量m0的取值,粒子速度vi(j)表示零序电压注入调制量m0取值的变化快慢,个体最优位置pi(j)表示第i个粒子的历史最优取值,群体最优位置pg(j)表示全局所有粒子的历史最优取值,w(j)为粒子的惯性权重,b1、b2为粒子的学习因子,r1(j)、r2(j)、r3(j)为服从0~1均匀分布的随机数,i表示第i个粒子,j表示该粒子的第j代;

36、采用粒子群优化算法在零序电压注入调制量m0取值的允许域中以适应度函数的最小值为目标搜索最优解,得到满足目标条件的最优零序电压注入调制量。

37、进一步地,npc型三电平逆变器包含包含滤波电容c1~c2和并联的三相电路,每一相包含:开关管q1~q4和二极管d1~d6;

38、所述开关管q1~q4依次连接,每个所述开关管q1~q4都反并联一个对应的所述二极管d1~d4,所述开关管q1的第一端与所述滤波电容c1的第一端连接在一起,作为直流母线正极输入端p,所述开关管q4的第二端与所述滤波电容c2的第二端连接在一起,作为直流母线负极输入端n,所述开关管q1的第二端连接所述开关管q2的第一端与所述二极管d5的第一端,所述开关管q4的第一端连接所述开关管q3的第二端与所述二极管d6的第二端,所述二极管d5的第二端、所述二极管d6的第一端、所述滤波电容c1的第二端、所述滤波电容c2的第一端连接在一起,作为直流母线中点o,所述开关管q2的第二端连接所述开关管q3的第一端,并形成桥臂端sw。

39、进一步地,所述开关管q1~q4为mosfet。

40、本发明的有益之处在于所提供的npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,利用逆变器相关参数、三相输出电压调制量、零序电压注入调制量与并网电流纹波、功率器件损耗之间的数学关系,建立以最小化并网电流纹波与功率器件损耗为目标的双目标约束优化问题,通过基于粒子群的寻优算法实时求解该优化问题,得到了含有最优零序电压注入分量的三相输出电压调制量,从而实现npc型三电平并网逆变器在全工作范围内并网电流谐波与功率器件损耗保持在较低水平,达到高性能与高效率兼顾的运行目标。相比于传统pwm调制方法,本发明提高了npc型三电平并网逆变器的整体性能。



技术特征:

1.一种npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,其特征在于,包含:

2.根据权利要求1所述的npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,其特征在于,

4.根据权利要求3所述的npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,其特征在于,

6.根据权利要求4所述的npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,其特征在于,

7.根据权利要求6所述的npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,其特征在于,

8.根据权利要求6所述的npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,其特征在于,

9.根据权利要求1所述的npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,其特征在于,

10.根据权利要求1所述的npc型三电平并网逆变器断续pwm调制方法,其特征在于,


技术总结
本发明公开了一种NPC型三电平并网逆变器断续PWM调制方法,包含:确定NPC型三电平并网逆变器的并网电流纹波总量;确定NPC型三电平并网逆变器的功率器件开关损耗;确定NPC型三电平并网逆变器的功率器件导通损耗;基于并网电流纹波总量、功率器件开关损耗和功率器件开关损耗构建适应度函数;基于采用粒子群优化算法求解适应度函数得到满足目标条件的最优零序电压注入调制量。本发明的NPC型三电平并网逆变器断续PWM调制方法,建立以最小化并网电流纹波与功率器件损耗为目标的函数,再通过粒子群优化算法求解函数,得到了含有最优零序电压注入分量的三相输出电压调制量,使NPC型三电平并网逆变器在全工作范围内并网电流谐波与功率器件损耗保持在较低水平。

技术研发人员:顾月刚,俞佳萍,彭大伟,张晓丽
受保护的技术使用者:浙江佳乐科仪股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
转载请注明原文地址:https://doc.8miu.com/read-1823099.html

最新回复(0)