[发明专利]一种基于环流纹波控制的零电压开通并联逆变器的方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于环流纹波控制的零电压开通并联逆变器的方法和系统。本发明基于每个开关周期内开关动作时逆变器侧的目标环流纹波峰值和要达到每相目标环流峰值所需要的开关频率得到开关周期更新值，进而使得开关周期内并联逆变器零电压开通，环流仅通过耦合电感在两个逆变器之间流动，不影响输出侧，无需对三相电路解耦，开关频率变化范围小，功率密度高，同时环流控制不影响输出侧，环流控制与输出电流存在解耦关系，可以实现零电压开通在非功率因数下运行。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种基于环流纹波控制的零电压开通并联逆变器的方法和系统。

背景技术

电力电子变换器作为电力变换领域的核心，不断向高功率密度和高效率的趋势发展，而提高开关频率可减少无源元件体积，是增加功率密度的最有效的方式之一。当前应用新一代宽禁带半导体功率器件(SiC、GaN等)的电力电子变换器开关频率通常可以工作在百千赫兹以上，但在常规硬开关条件下，开关频率的增加也伴随着开关损耗和EMI噪声的增加，因此限制了开关频率的进一步提高。然而，软开关技术可以有效的消除开关过程中电压和电流的重叠，并且降低它们的变化率，从而降低开关损耗和EMI噪声。软开关包括零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)两种，根据SiC MOSFET和GaN器件的双脉冲测试，其开通损耗远高于关断损耗，所以我们通常关注零电压开通问题。

增加辅助电路使电压周期谐振至零来创造零电压开通条件是一种传统的软开关方式，需要使用额外的器件，并且控制时序复杂、功率密度和开关频率的提升受到限制。增加电感电流纹波使电感电流双向流动，并利用寄生元件来创造零电压开通条件是目前广泛使用的方法，主要包括临界传导模式(CRM)和三角电流模式(TCM)。但是，CRM和TCM主要适用于单相变换器，对于三相变换器需要进行解耦，从而使每相工作频率不一致且开关频率变化范围大，增加了滤波器体积。目前，纹波电流预测和“CRM+DCM+DPWM”是实现三相非解耦变换器的零电压开通两种新颖方法，但是这两种方法输出电流纹波大、适用于单位功率因数条件，且DCM存在谷值开关出现非ZVS的情况。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于环流纹波控制的零电压开通并联逆变器的方法和系统。本发明的技术方案如下。

一种基于环流纹波控制的零电压开通并联逆变器的方法，包括：

在每个开关周期，对三相电压调制信号采样，得到三相占空比；

对于三相中的任意一相，基于并联桥臂的PWM信号对开关周期分段，并对输出电流采样，基于零电压开通所需的环流纹波计算每个开关周期内开关动作时逆变器侧的目标环流纹波峰值；

计算出要达到每相目标环流峰值所需要的开关频率，基于开关频率的最小值得到开关周期更新值；

采用开关周期更新值更新并联逆变器的开关周期，以使得开关周期内并联逆变器零电压开通。

优选的，对于三相电压的a相，得到第一逆变器占空比d_a1和第二逆变器占空比d_a2，根据第一逆变器占空比d_a1和第二逆变器占空比d_a2对开关周期分段，确定开关动作时间点；