本发明专利技术公开了一种考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法。本发明专利技术的逆变器的输出电流由低频基波电流和高频纹波电流组成。该方法包括分析逆变器每个桥臂的工作状态及对应的换流模式；计算逆变器的每个桥臂中每个开关管在相应的换流模式下的导通损耗；计算逆变器的每个桥臂中每个开关管在相应的换流模式下的开关损耗；将逆变器的每个桥臂中每个开关管的导通损耗及开关损耗进行累加，得到逆变器的损耗。本发明专利技术中输出电流含有的高频纹波电流分量将会导致输出电流在过零点附近时，桥臂的两个功率器件都将处于软开关状态。本发明专利技术考虑高频纹波电流导致功率器件出现的软开关状态，提高逆变器损耗预测的精确度。高逆变器损耗预测的精确度。高逆变器损耗预测的精确度。
【技术实现步骤摘要】
一种考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法
[0001]本专利技术涉及新能源发电技术
，特别地涉及一种考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法。
技术介绍
[0002]三相逆变器在光伏发电装置、风力发电系统等分布式发电系统中广泛应用，评估其损耗情况在设计逆变器中是至关重要的。传统的三相逆变器受制于器件的开关损耗，其开关频率一般不超过20kHz。近年来，SiC
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MOSFET器件由于具有更快的开关速度和更低的开关损耗等特点而受到关注，其开关频率可以达到100kHz。由此，很有必要提出一种对高开关频率的逆变器提出新的损耗评估方法。
[0003]由于输出滤波器的影响，逆变器的输出电流总是包括低频基波电流和高频纹波电流。在实际电路输出电流接近于0时，考虑输出电流存在高频纹波，此时有一个桥臂上的两个功率器件同时出现软开关状态，而在传统平均电流损耗分析时，不存在该状态。由于SiC
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MOSFET相对于IGBT工作在更高的频率，因此，在损耗计算中，更需要分析高频纹波对损耗的影响。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术提出一种考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法，考虑高频纹波电流导致功率器件出现的软开关状态，提高逆变器损耗预测的精确度。
[0005]本专利技术提供了一种考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法，该方法包括：根据输出电流包含高频纹波的特点，对逆变器每个桥臂的工作状态及对应的换流模式进行分析；计算逆变器的每个桥臂中每个开关管在相应的换流模式下的导通损耗；计算逆变器的每个桥臂中每个开关管在相应的换流模式下的开关损耗；将逆变器的每个桥臂中每个开关管的导通损耗及开关损耗进行累加，得到逆变器的损耗。
[0006]进一步的，所述逆变器为三相四线制的两电平逆变器，所述逆变器的每个桥臂采用单电感连接至电网，所述逆变器的调制方式为SPWM调制；所述逆变器每个桥臂的工作状态包括三个工作状态，分别为：
[0007]工作状态1：在该工作状态下，逆变器的输出电流恒大于0；
[0008]工作状态2：在该工作状态下，逆变器的输出电流恒小于0；
[0009]工作状态3：在该工作状态下，逆变器的输出电流在关断时刻小于0，在开通时刻大于0。
[0010]进一步的，所述逆变器的每个桥臂在工作状态1、工作状态2和工作状态3时存在两种换流模式，分别为：
[0011]电流由上开关管换流到下开关管；
[0012]电流由下开关管换流到上开关管；
[0013]其中，上开关管及下开关管为SiC
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MOSFET。
[0014]进一步的，桥臂在工作状态1、工作状态2或工作状态3下，电流由上开关管换流到下开关管时，逆变器的工作状态为：
[0015](1)第一阶段：逆变器输出正电平
[0016]逆变器桥臂的上开关管导通，下开关管关闭，电流经上开关管流入电网，此时逆变器的输出电压为Vdc/2；
[0017](2)第二阶段：死区
[0018]设置死区时间，上开关管关闭，下开关管关闭，电流从经上开关管换流至与相应的二极管，此时逆变器的输出电压为
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Vdc/2；
[0019](3)第三阶段：逆变器输出负电平
[0020]下开关管导通，上开关管关闭，电流经下开关管流入电网，此时逆变器的输出电压为
‑
Vdc/2。
[0021]进一步的，桥臂在工作状态1、工作状态2或工作状态3下，电流由下开关管换流到上开关管时，逆变器的工作状态为：
[0022](1)第一阶段：逆变器输出负电平
[0023]下开关管导通，上开关管关闭，电流经下开关管流入电网，此时逆变器的输出电压为
‑
Vdc/2；
[0024](2)第二阶段：死区
[0025]设置死区时间，上开关管关闭，下开关管关闭，电流从经下开关管换流至相应的二极管，此时逆变器的输出电压为
‑
Vdc/2；
[0026](3)第三阶段：逆变器输出正电平
[0027]上开关管导通，下开关管关闭，电流经上开关管流入电网，此时逆变器的输出电压为Vdc/2。
[0028]进一步的，所述开关管的导通损耗包括沟道的导通损耗；所述沟道的导通损耗的计算方法为：
[0029][0030]进一步的，所述开关管的导通损耗包括体二极管的导通损耗；所述体二极管的导通损耗的计算方法为：
[0031][0032]进一步的，所述开关管的开关损耗包括沟道的开关损耗；所述沟道的开关损耗的计算方法为：
[0033][0034]进一步的，所述开关管的开关损耗包括体二极管的开关损耗；所述体二极管的开关损耗的计算方法为：
[0035][0036]上述的逆变器损耗的计算方法，首先分析逆变器的每个桥臂的工作状态下的换流模式，通过精确的计算逆变器的每个桥臂中开关管在此期间产生的开关损耗和导通损耗，利用逆变器的每个桥臂中开关管的开关损耗和导通损耗来预测逆变器功率器件的总损耗。本专利技术提供的损耗计算方法中考虑高频纹波电流导致功率器件出现的软开关状态，将提高逆变器损耗预测的精确度。
附图说明
[0037]为了说明而非限制的目的，现在将根据本专利技术的优选实施例、特别是参考附图来描述本专利技术，其中：
[0038]图1是逆变器以及输出电流的示意图；
[0039]图2是本专利技术一实施例提供的考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法的流程图；
[0040]图3是逆变器的两电平拓扑结构图；
[0041]图4是考虑高频纹波的两电平拓扑硬开关SPWM调制关键波形图；
[0042]图5是工作状态1：上管到下管的换流过程示意图；
[0043]图6是工作状态1：下管到上管的换流过程示意图；
[0044]图7是工作状态2：上管到下管的换流过程示意图；
[0045]图8是工作状态2：下管到上管的换流过程示意图；
[0046]图9是工作状态3：上管到下管的换流过程示意图；
[0047]图10是工作状态3：下管到上管的换流过程示意图；
[0048]图11是高频电感纹波变化从0％
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30％时的开关损耗示意图；
[0049]图12是高频电感纹波变化从0％
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30％时的器件总损耗示意图。
具体实施方式
[0050]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0051]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0052]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法，其特征在于，包括：根据输出电流包含高频纹波的特点，对逆变器每个桥臂的工作状态及对应的换流模式进行分析；计算逆变器的每个桥臂中每个开关管在相应的换流模式下的导通损耗；计算逆变器的每个桥臂中每个开关管在相应的换流模式下的开关损耗；将逆变器的每个桥臂中每个开关管的导通损耗及开关损耗进行累加，得到逆变器的损耗。2.根据权利要求1所述的考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法，其特征在于，所述逆变器为三相四线制的两电平逆变器，所述逆变器的每个桥臂采用单电感连接至电网，所述逆变器的调制方式为SPWM调制；所述逆变器每个桥臂的工作状态包括三个工作状态，分别为：工作状态1：在该工作状态下，逆变器的输出电流恒大于0；工作状态2：在该工作状态下，逆变器的输出电流恒小于0；工作状态3：在该工作状态下，逆变器的输出电流在关断时刻小于0，在开通时刻大于0。3.根据权利要求1所述的考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法，其特征在于，所述逆变器的每个桥臂在工作状态1、工作状态2和工作状态3时存在两种换流模式，分别为：电流由上开关管换流到下开关管；电流由下开关管换流到上开关管；其中，上开关管及下开关管为SiC
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MOSFET。4.根据权利要求1所述的考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法，其特征在于，桥臂在工作状态1、工作状态2或工作状态3下，电流由上开关管换流到下开关管时，逆变器的工作状态为：(1)第一阶段：逆变器输出正电平逆变器桥臂的上开关管导通，下开关管关闭，电流经上开关管流入电网，此时逆变器的输出电压为Vdc/2；(2)第二阶段：死区设置死区时间，上开关管关闭，下开关管关闭，电流从经上开关管换流至相应的二极管，此时逆变器的输出电压为
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Vdc/2；(3)第三阶段：逆变器输出负电平下开关管导通，上开关管关闭，电流经下开关管流入电网，此时逆变器的输出电压为
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Vdc/2。5.根据权利要求1所述的考虑输出电流纹波的逆变器损耗精确计算方法，其特征在于，桥臂在工作状态1、工作状态2或工作状态3下，电流由下开关管换流到上...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈国柱，林弘毅，赵钧，
申请(专利权)人：浙江国研智能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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