[发明专利]一种基于宽禁带器件和硅基器件的并联三相逆变器控制方法、电路、系统和可读存储介质

说明书

本发明提供了一种基于宽禁带器件和硅基器件的并联三相逆变器控制方法、电路、系统和计算机可读存储介质。本发明基于三相abc静止坐标系与dq同步旋转坐标系计算出控制并联三相逆变器的宽禁带器件和硅基器件的驱动信号。本发明针对电压型逆变器和电流型逆变器的特性差异以及目前硅基器件和宽禁带器件存在的问题，对两种逆变器使用宽禁带开关器件和硅基开关器件进行特定的控制，从而充分发挥两种拓扑和两类器件的优势，取得了并联逆变器成本与性能的折中的有益技术效果。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种基于宽禁带器件和硅基器件的并联三相逆变器控制方法、电路、系统和可读存储介质。

背景技术

逆变器是新能源发电系统的核心设备，传统电力电子逆变器在效率，成本，功率等级上仍面临许多挑战，根据直流侧采用电容或电感进行储能划分为电压型逆变器和电流型逆变器。电压型逆变器具有鲁棒性强，工作效率高，电流动态特性优良，控制策略完善的优良特性；然而随着所驱动功率等级的提升，电压型逆变器的开关损耗大幅增加，其输出端的大滤波电容还会与负载中的电感发生谐振，所引入的电磁干扰容易使逆变桥臂发生故障，损坏变换器，导致系统可靠性降低。另一方面，电流型逆变器具备良好的可靠性和过流保护能力，电流动态响应特性好，能够进行能量双向流动和工作在四象限运行模式；然而电流型逆变器需额外正向串联二极管以具备反向阻断能力，通态损耗增加，系统结构复杂。电流型逆变器工作在方波模式时，其输出电流富含的低次谐波会在负载电机中引入谐波转矩和在漏感上的产生电压尖峰。与单一类型的逆变器相比，该并联逆变器在工作效率，运行可靠性，电流动态特性等方面得到较大改善，具有很好的应用前景。

由于硅(Si)材料具有适宜的价格和性能，传统的并联逆变器全使用硅基开关器件。然而并联逆变器中电压型逆变器需工作在高开关频率，相应的硅基开关器件开关损耗严重，加之受硅材料本身特性和工艺水平的限制，目前硅基器件已逐渐达到其性能极限，无法继续满足相关行业对高频，高功率密度，高压等要求。现阶段，以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表的宽禁带(WideBandGap,WBG)半导体材料开创了半导体产业的新局面。与Si器件相比，WBG器件具有更高的热导率，禁带宽度，临界击穿场强以及更低的功率损耗等优良特性。然而，WBG器件的电压和电流额定值相当有限，远低于Si基器件；WBG器件还存在可靠性问题，如SiC器件的栅氧退化问题和GaN器件的电流崩塌问题。

因此针对电压型逆变器和电流型逆变器的特性差异以及目前硅基器件和宽禁带器件存在的问题，如何对两种逆变器使用宽禁带开关器件和硅基开关器件进行控制，从而充分发挥两种拓扑和两类器件的优势，以实现并联逆变器成本与性能的折中成为一个亟待解决的问题。

发明内容

为克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于宽禁带器件和硅基器件的并联三相逆变器控制方法、电路、系统和可读存储介质。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下。

一种基于宽禁带器件和硅基器件的并联三相逆变器控制方法，所述并联三相逆变器包括电流型逆变器和电压型逆变器，所述控制方法包括：

对三相abc静止坐标系下负载参考电流进行坐标变换，输出两相dq同步旋转坐标系下负载参考电流d轴分量和q轴分量；

对负载参考电流d轴分量和q轴分量进行数值计算，输出电流型逆变器输入参考电流的幅值信息和输出参考电流的相位信息；

通过采样电流型逆变器输入电流实时获得电流型逆变器输入电流幅值；

将电流型逆变器输入参考电流幅值与实际测量的电流型逆变器输入电流幅值进行比较，输出误差信号；

基于误差信号输出占空比信号，并占空比信号与对应的三角载波相比较，产生第一PWM信号，所述第一PWM信号用于驱动跟踪电流型逆变器输出参考电流幅值的硅基开关管工作；