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专利号: 2015101646190
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-11-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.双向功率流电压型准阻抗源逆变器的控制方法,包括准阻抗源网络、逆变桥、直流电压源DC和交流负载M;

准阻抗源网络的输出端接逆变桥;

交流负载M接在逆变桥的桥臂之间;

准阻抗源网络由电桥和双向电力电子开关S连接而成;

直流电压源DC接在准阻抗源网络的电桥的桥臂上;

逆变桥由若干个双向电力电子开关连接而成;

双向电力电子开关S和逆变桥中的双向电力电子开关均工作在高频开关状态;

输出电压通过调节逆变桥中的双向电力电子开关的直通占空比来控制,调节后的输出电压低于或高于输入电压;

逆变桥通过调节同一桥臂上下两个双向电力电子开关同时导通的时间来调节电压增益;

通过逆变桥双向电力电子开关和双向电力电子开关S控制功率流的方向;

将直流电压源替换为直流负载、交流负载M替换为交流电压源后,则其功率流双向流动;

所述准阻抗源网络中的电桥为电感L1、电容C1、电感L2、电容C2依次连接而成;电感L1和电容C1之间设结点P1、电感L2和电容C2之间设结点P2、电容C1和电感L2之间设结点P3、电容C2和电感L1之间设结点P4;直流电压源DC接在电感L1和结点P4之间;双向电力电子开关S接在结点P1和结点P2之间;

逆变桥中的若干个双向电力电子开关类型相同,均分别由一个功率二极管和一个全控型电力电子器件反并联而成;所述全控型电力电子器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT;

所述逆变桥中的若干个双向电力电子开关有双向电力电子开关S1、双向电力电子开关S2、双向电力电子开关S3、双向电力电子开关S4;按双向电力电子开关S1、双向电力电子开关S3、双向电力电子开关S4、双向电力电子开关S2的顺序依次连接形成逆变桥;双向电力电子开关S1和双向电力电子开关S2之间设结点P5;双向电力电子开关S3和双向电力电子开关S4之间设结点P6;双向电力电子开关S1和双向电力电子开关S3之间设结点P7;双向电力电子开关S4和双向电力电子开关S2之间设结点P8;结点P5和结点P6之间接入交流负载M;结点P7接准阻抗源网络的结点P3,结点P8接准阻抗源网络的结点P4;

双向电力电子开关S1由绝缘栅双极型晶体管IGBT1和功率二极管D1反并联而成、双向电力电子开关S2由绝缘栅双极型晶体管IGBT2和功率二极管D2反并联而成、双向电力电子开关S3由绝缘栅双极型晶体管IGBT3和功率二极管D3反并联而成、双向电力电子开关S4由绝缘栅双极型晶体管IGBT4和功率二极管D4反并联而成、双向电力电子开关S由绝缘栅双极型晶体管IGBT和功率二极管D反并联而成;其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:将逆变桥的每一桥臂的工作状态定义为三值逻辑;

双向电力电子开关S1导通、双向电力电子开关S2关断时记为1;

双向电力电子开关S1关断、双向电力电子开关S2导通时记为0;

双向电力电子开关S1导通、双向电力电子开关S2导通时记为X;

双向电力电子开关S3导通、双向电力电子开关S4关断时记为1;

双向电力电子开关S3关断、双向电力电子开关S4导通时记为0;

双向电力电子开关S3导通、双向电力电子开关S4导通时记为X;

步骤S2:用相应矢量描述所定义的三值逻辑关系,得到逆变桥所有的开关组合状态;

11、10、1X、0X、00、01、X1、X0、XX;

步骤S3:根据要求剔除不符合电压型准阻抗源逆变器工作规律的开关组合状态;

仅要求一个桥臂直通,则状态XX被剔除;

步骤S4:对符合电压型准阻抗源逆变器工作规律的开关组合状态进行合理科学的排布,

找到使开关次数最小化的开关次序,最大限度的减少开关次数,达到开关损耗最小的目标;11、10、1X、0X、00、01、X1、X0符合电压型准阻抗源逆变器工作规律的开关组合状态,逆变桥按10→x0→00→0x→01→x1→11→1x→10→……的次序工作,则达到最大限度的减少开关次数,此时开关损耗最小。

2.双向功率流电压型准阻抗源逆变器的控制方法,包括准阻抗源网络、逆变桥、直流电压源DC和交流负载M;

准阻抗源网络的输出端接逆变桥;

交流负载M接在逆变桥的桥臂之间;

准阻抗源网络由电桥和双向电力电子开关S连接而成;

直流电压源DC接在准阻抗源网络的电桥的桥臂上;

逆变桥由若干个双向电力电子开关连接而成;

双向电力电子开关S和逆变桥中的双向电力电子开关均工作在高频开关状态;

输出电压通过调节逆变桥中的双向电力电子开关的直通占空比来控制,调节后的输出电压低于或高于输入电压;

逆变桥通过调节同一桥臂上下两个双向电力电子开关同时导通的时间来调节电压增益;

通过逆变桥双向电力电子开关和双向电力电子开关S控制功率流的方向;

将直流电压源替换为直流负载、交流负载M替换为交流电压源后,则其功率流双向流动;

所述准阻抗源网络中的电桥为电感L1、电容C1、电感L2、电容C2依次连接而成;电感L1和电容C1之间设结点P1、电感L2和电容C2之间设结点P2、电容C1和电感L2之间设结点P3、电容C2和电感L1之间设结点P4;直流电压源DC接在电感L1和结点P4之间;双向电力电子开关S接在结点P1和结点P2之间;

逆变桥中的若干个双向电力电子开关类型相同,均分别由一个功率二极管和一个全控型电力电子器件反并联而成;所述全控型电力电子器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT;

所述逆变桥中的若干个双向电力电子开关有双向电力电子开关S1、双向电力电子开关S2、双向电力电子开关S3、双向电力电子开关S4;按双向电力电子开关S1、双向电力电子开关S3、双向电力电子开关S4、双向电力电子开关S2的顺序依次连接形成逆变桥;双向电力电子开关S1和双向电力电子开关S2之间设结点P5;双向电力电子开关S3和双向电力电子开关S4之间设结点P6;双向电力电子开关S1和双向电力电子开关S3之间设结点P7;双向电力电子开关S4和双向电力电子开关S2之间设结点P8;结点P5和结点P6之间接入交流负载M;结点P7接准阻抗源网络的结点P3,结点P8接准阻抗源网络的结点P4;

双向电力电子开关S1由绝缘栅双极型晶体管IGBT1和功率二极管D1反并联而成、双向电力电子开关S2由绝缘栅双极型晶体管IGBT2和功率二极管D2反并联而成、双向电力电子开关S3由绝缘栅双极型晶体管IGBT3和功率二极管D3反并联而成、双向电力电子开关S4由绝缘栅双极型晶体管IGBT4和功率二极管D4反并联而成、双向电力电子开关S由绝缘栅双极型晶体管IGBT和功率二极管D反并联而成;

所述逆变桥中的若干个双向电力电子开关还有双向电力电子开关S5、双向电力电子开关S6;双向电力电子开关S5、双向电力电子开关S6依次串联在逆变桥的结点P7和结点P8之间;双向电力电子开关S5、双向电力电子开关S6之间设节点P9;结点P9接交流负载M;所述双向电力电子开关S5由绝缘栅双极型晶体管IGBT5和功率二极管D5反并联而成;双向电力电子开关S6由绝缘栅双极型晶体管IGBT6和功率二极管D6反并联而成;双向电力电子开关S5和双向电力电子开关S6都工作在高频开关状态;

其特征在于,包括以下步骤:

步骤S1:将逆变桥的每一桥臂的工作状态定义为三值逻辑;

双向电力电子开关S1导通、双向电力电子开关S2关断时记为1;

双向电力电子开关S1关断、双向电力电子开关S2导通时记为0;

双向电力电子开关S1导通、双向电力电子开关S2导通时记为X;

双向电力电子开关S3导通、双向电力电子开关S4关断时记为1;

双向电力电子开关S3关断、双向电力电子开关S4导通时记为0;

双向电力电子开关S3导通、双向电力电子开关S4导通时记为X;

双向电力电子开关S5导通、双向电力电子开关S6关断时记为1;

双向电力电子开关S5关断、双向电力电子开关S6导通时记为0;

双向电力电子开关S5导通、双向电力电子开关S6导通时记为X;

步骤S2:用相应矢量描述所定义的三值逻辑关系,得到逆变桥所有的开关组合状态;

111、110、11X、101、100、10X、1X1、1X0、1XX、

011、010、01X、001、000、00X、0X1、0X0、0XX、X11、X10、X1X、X01、X00、X0X、XX1、XX0、XXX;

步骤S3:根据要求剔除不符合电压型准阻抗源逆变器工作规律的开关组合状态;因为直通零状态是在传统的零状态中间插入的,10X、1X0、01X、0X1、X10、X01六种状态就是不合理的,被剔除;只剩余21种合理的状态;

步骤S4:对符合电压型准阻抗源逆变器工作规律的开关组合状态进行合理科学的排布,

找到使开关次数最小化的开关次序,最大限度的减少开关次数,达到开关损耗最小的目标;111、110、11X、101、100、1X1、011、010、001、000、00X、0X0、X11、X00、1XX、0XX、X1X、X0X、XX1、XX0、XXX符合电压型准阻抗源逆变器工作规律的开关组合状态,逆变桥按:

100→X00→000→0X0

→010→0X0→000→00X→001→00X→0XX→XXX→XX1→X11→011→X11→111→1X1→101→1X1→111→11X→110→11X→1XX→XXX→XX0→X00→100→……的次序工作,则达到最大限度的减少开关次数,此时开关损耗最小。