申请/专利权人：兰州交通大学;兰州万里航空机电有限责任公司

申请日：2023-09-25

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117833702A

主分类号：H02M7/5387

分类号：H02M7/5387;H02M1/088;H02M1/38;H02P21/14;H02P25/022;H02P27/08

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.23#实质审查的生效;2024.04.05#公开

摘要：本发明公开了一种襟翼机电作动器ANPC逆变器开关管损耗均衡控制方法，属于航空多电飞机襟翼中的机电作动器技术领域。该方法分为：建立ANPC逆变器拓扑结构；ANPC逆变器零电平通路方式；ANPC逆变器通路分配方式；ANPC逆变器开关管损耗分析；模型预测控制方法的建立五个步骤。本发明通过介绍ANPC逆变器零电平的通路方式与切换方式，同时对各通路方式下切换过程进行分析，并最终在模型预测控制下对通断次数与开通关断的损耗关系分析，从而在三种导通方式中进行灵活切换，对ANPC逆变器开关管零电平通路进行更有效且合理的分配，实现逆变器开关管损耗均衡，防止个别器件结温过高，提高了系统的可靠性。

主权项：1.襟翼机电作动器ANPC逆变器开关管损耗均衡控制方法，其特征在于：该方法分为以下步骤：S1、建立ANPC逆变器拓扑结构；共有a、b、c三相；每相桥臂均由6个全控的功率器件Sa1-Sa6、反并联二极管Da1-Da6和两个串联的直流母线电容C1、C2组成；该结构保留NPC中原有的四个IGBT开关管Sa1-Sa4，由2个IGBT开关管Sa5、Sa6代替NPC结构中的钳位二极管；具体来说即四个IGBT开关管Sa1-Sa4依次同方向串联，且与直流母线电容C1、C2并联，同时开关管Sa5、Sa6串联且两端分别与Sa1、Sa2中点和Sa3、Sa4中点连接，其中直流母线电容C1、C2中点与Sa5、Sa6中点连接，Da1-Da6作为反并联二极管与Sa1-Sa6对应连接；由于a、b、c三相相同，因此以下通路均为以上描述的a相举例；S2、ANPC逆变器零电平通路方式；在ANPC变换器中，包括P、O、N三电平，a、b、c三相相同；对于P电平和N电平分别只有一种开关方式；对于P电平，当开关管S1、S2、S6均为开通状态时即为P电平；具体来说上侧S1，S2两个开关管导通时，交流侧连接到正电平，同时开通S6，使S3，S4两端电压分别等于C1，C2两端电压，当母线两个电容电压相同时，S3，S4分别承受母线电压的一半；N电平与P电平相反，当开关管S3、S4、S5均为开通状态时即为N电平；对于O电平，开关管Sx导通则Sx＝1，开关管Sx关断则Sx＝0，不同的零电平开关状态将对应不同的开关动作，产生不同的损耗分布,具体如下：S2.1、P电平切换0UL1零电平；对于0UL1零电平，当开关管S2、S5、S6均为开通状态时即为0UL1零电平，以下为具体P电平切换0UL1零电平的过程；Ia0时，电流仅流过S1、S2反并联二极管，此时关断S1为无损耗的零电压关断，接下来开通S5，此时S1反并联二极管存在反向恢复损耗，电流从上侧流入直流母线；从零电平切换至P电平时，关断S5产生关断损耗，电流经S1，S2反并联二极管流通，开通S1此时为零电压开通；Ia0时，电流流过S1、S2开关管进入负载，此时关断S1承受关断损耗，电流可同时从S5反并联二极管与S2开关管或S6开关管与S3反并联二极管流出，然后通过开通S5使电流流经开关管不再流经S5反并联二极管，可减少反并联二极管导通损耗；由零电平切换至P电平时，关断S5后电流经S5反并联二极管流通，S5为零电压关断，开通S1则受到开通损耗，S5反并联二极管此时受到反向恢复损耗；由N电平切换OUL4零电平同理，当开关管S3、S5、S6均为开通状态时即为0UL4零电平；S2.2、P电平切换OUL2零电平；对于0UL2零电平，当开关管S2、S3、S6均为开通状态时即为0UL2零电平，以下为具体P电平切换0UL2零电平的过程；Ia0时，与切换为OUL1时相同，关断S1为零电压关断，电流流经S1，S2反并联二极管，然后开通S3，此时电流经过S3，S6；由零电平切换至P电平时，关断S3产生关断损耗，电流通过S1、S2的反并联二极管流入，开通S1此时为零电压开通；Ia0时，与切换为OUL1时相同，关断S1承受关断损耗，电流可同时从S5反并联二极管和S2或S6和S3反并联二极管流通，此时开通S3为零电压开通，电流经S3开关管导通降低反并联二极管恢复损耗；由零电平切换至P电平时，电流可经S3反并联二极管流通，关断S3为零电压关断，开通S1产生开通损耗；由N电平切换OUL3零电平同理，当开关管S2、S3、S5均为开通状态时即为0UL3零电平；S2.3、P电平切换0L1零电平；对于0L1零电平，当开关管S1、S3、S6均为开通状态时即为0L1零电平，以下为具体P电平切换0L1零电平的过程；Ia0时，与切换为OUL1时相同，电流流经S1，S2反并联二极管，关断S2为零电压关断；此时开通S3产生开通损耗，S1、S2开关管反并联二极管产生反向恢复损耗，电流经S3与S6开关管流通；由零电平切换至P电平时，关断S3产生关断损耗，电流流经S1，S2的反并联二极管，此时开通S2为零电压开通；Ia0时，关断S2为硬关断，产生关断损耗，此时电流经S3反并联二极管流通，开通S3为零电压开通，电流流过S3与S6开关管；由零电平切换至P电平时，电流可经S3反并联二极管流通，关断S3为零电压关断；此时开通S2为硬开通，S3反并联二极管产生反向恢复损耗；由N电平切换OU1零电平同理，当开关管S2、S4、S5均为开通状态时即为0U1零电平；S3、ANPC逆变器通路分配方式；ANPC逆变器零电平通路分配选择方式如下：由OUL1与OUL4组成ANPC-1方法、由OU1与OL1组成ANPC-2方法、由OUL2与OUL3组成的ANPC-3对零电平导通回路进行补充，经由对各开关管损耗进行分析后在3组导通方式之间进行切换；将ANPC单相电路中各开关分类，其中S1和S4为外管，S2和S3为内管，S5和S6为钳位管；S4、ANPC逆变器开关管损耗分析；ANPC逆变器开关管损耗主要是开关损耗与导通损耗两类：S5、模型预测控制方法的建立；S5.1建立ANPC逆变器模型预测损耗控制系统；采用有限集模型预测控制FCS-MPC，建立ANPC逆变器模型，其预测损耗控制系统具体为：1首先采集逆变器中IGBT电流反馈数据，代入逆变器预测模型；2通过设置的目标函数，根据损耗判断选择电路，选出损耗过高器件并进行评估，根据损耗评估结果选定下一时刻最低损耗零电平通路方式；3然后在此通路方式下根据空间电压矢量模型计算价值函数、选择开关状态；4最终逆变器各开关管实现损耗均衡，输出质量更高的电流给永磁同步电机，通过机械结构带动飞机襟翼稳定运转；S5.2模型预测损耗控制的工作流程；1将采集的电流代入S5.1中建立的ANPC逆变器模型预测损耗控制系统中，判断开关管损耗，分析对比ANPC逆变器中各器件损耗是否不均衡，并选出损耗过高器件；2根据以上判断结合ANPC逆变器三种通路方式，对下一时刻最低损耗零电平通路方式进行选择；3选定通路方式后对电压矢量进行寻优，将采集到的电机定子电流值代入预测模型，得到所有k+1时刻电压矢量对应预测值，将其与给定值代入价值函数选出最优电压矢量，此电压矢量即下一刻最优选择，将此状态输出到逆变器的开关器件。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 兰州交通大学;兰州万里航空机电有限责任公司 襟翼机电作动器ANPC逆变器开关管损耗均衡控制方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD