1.一种变功率因数下开关损耗优化的Z源逆变器控制方法,其特征在于,该方法基于空间矢量控制方法,包括:设定三相两电平Z源逆变器桥臂的开关状态及基础电压矢量;
设定三相两电平Z源逆变器需调制的电压参考矢量,并对电压参考矢量所在扇区的进行判断;
通过电压参考矢量与α‑β坐标系中坐标轴α轴的夹角θ、电压参考矢量对应的调制度M,结合所在扇区计算出电压矢量的作用时间和直通矢量插入零矢量作用时间;
根据设定的开关状态及基础电压矢量、矢量作用时间和直通矢量插入零矢量作用时间以及电压参考矢量所在扇区确定出开关序列;
通过采集负载交流侧电流和电压计算出负载功率因数;
根据负载功率因数的变化控制直通矢量的插入方式,并结合开关序列确定损耗优化后的开关序列,实现变功率因数下的Z源逆变器控制;
所述根据负载功率因数的变化控制直通矢量的插入方式,具体包括:当使用阻感负载时,在其功率因数角为φ时,不改变原有扇区开关顺序,将产生直通矢量的顺序向后延迟φ角度;
若使用阻容型负载,在其功率因数角为φ时,不改变原有扇区开关顺序,将产生直通矢量的顺序向前移动φ角度。
2.根据权利要求1所述的变功率因数下开关损耗优化的Z源逆变器控制方法,其特征在于,所述设定三相两电平Z源逆变器桥臂的开关状态,包括:当开关状态为1时,上桥臂开关器件开通,下桥臂开关器件关闭;
当开关状态为0时,上桥臂开关器件关闭,下桥臂开关器件开通;
当开关状态为sh时,上桥臂开关器件和下桥臂开关器件同时开通。
3.根据权利要求2所述的变功率因数下开关损耗优化的Z源逆变器控制方法,其特征在于,根据三相两电平Z源逆变器桥臂的开关状态,得到8个基础电压矢量,分别记为电压矢量V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6和V7;8个基础电压矢量所对应的开关状态组合A相开关状态、B相开关状态、C相开关状态的具体状态如下:电压矢量V0对应的开关状态为(000);
电压矢量V1对应的开关状态为(100);
电压矢量V2对应的开关状态为(110);
电压矢量V3对应的开关状态为(010);
电压矢量V4对应的开关状态为(011);
电压矢量V5对应的开关状态为(001);
电压矢量V6对应的开关状态为(101);
电压矢量V7对应的开关状态为(111);
其中,V0和V7为零矢量,其他六个电压矢量为非零矢量;
Z源逆变器任意一个桥臂采用直通状态都能够形成直通矢量Vsh,直通矢量Vsh对应的开关状态组合包括:(shXX),(XshX)和(XXsh);其中,X表示任意1或者0状态,sh表示上下桥臂开关管同时导通的直通状态。
4.根据权利要求1所述的变功率因数下开关损耗优化的Z源逆变器控制方法,其特征在于,所述对电压参考矢量所在扇区的进行判断,包括:在α‑β轴静止坐标系上,从α轴指向为起始,逆时针方向划分为6个60°的扇区,并按照沿逆时针方向编号依次命名各扇区为扇区1~扇区6;
将电压参考矢量对坐标轴α、β轴进行投影,其分量分别记为电压参考矢量α轴分量Vα和电压参考矢量β轴分量Vβ;
根据电压参考矢量α轴分量Vα和电压参考矢量β轴分量Vβ进行电压参考矢量所在扇区的判断。
5.根据权利要求4所述的变功率因数下开关损耗优化的Z源逆变器控制方法,其特征在于,所述电压参考矢量与α‑β坐标系中坐标轴α轴的夹角θ为:,
其中,Vα、Vβ分别为将电压参考矢量对坐标轴α、β轴进行投影的分量;
所述电压参考矢量对应的调制度M为:
,
其中, 为Z源逆变器直流链路电压, 为电压参考矢量幅值。
6.根据权利要求5所述的变功率因数下开关损耗优化的Z源逆变器控制方法,其特征在于,所述电压矢量的作用时间为:,
其中,Ts为开关周期, 调制度,i为扇区号;第一扇区T1为基础电压矢量V1作用时间,T2为电压矢量V2作用时间;第二扇区T1为电压矢量V2作用时间,T2为电压矢量V3作用时间;第三扇区T1为电压矢量V3作用时间,T2为电压矢量V4作用时间;第四扇区T1为电压矢量V4作用时间,T2为电压矢量V5作用时间;第五扇区T1为电压矢量V5作用时间,T2为电压矢量V6作用时间;第六扇区矢量T1为电压矢量V6作用时间,T2为电压矢量V1作用时间;T0为电压矢量V0和V7作用时间;
所述直通矢量全部占用零矢量作用时间时,其直通占空比可表示为:,
由于零矢量作用时间T0不一定要全部使用直通矢量,下面定义 ,,
其中, 代表直通时间与 时间比值,当 时,零矢量作用时间不全为直通矢量作用时间。
7.一种变功率因数下开关损耗优化的Z源逆变器控制装置,其特征在于,该装置包括:设定模块一,用于设定三相两电平Z源逆变器三相桥臂的开关状态及基础电压矢量;
设定模块二,用于设定三相两电平Z源逆变器需要调制的电压参考矢量,并对电压参考矢量所在扇区的进行判断;
矢量作用时间计算模块,用于根据设定模块二的设定,获取电压参考矢量与α‑β坐标系中坐标轴α轴的夹角θ、电压参考矢量对应的调制度M,并结合所在扇区计算出电压矢量的作用时间和直通矢量插入零矢量作用时间;
开关序列生成模块,用于根据设定模块一的设定、矢量作用时间计算模块计算出的电压矢量的作用时间和直通矢量插入零矢量作用时间及电压参考矢量所在扇区确定出开关序列;
负载功率因数模块,用于通过采集负载交流侧电流和电压计算出负载功率因数;
直通矢量优化模块,用于根据负载功率因数的变化控制直通矢量的插入方式,并结合开关序列确定损耗优化后的开关序列,实现变功率因数下的Z源逆变器控制;
所述根据负载功率因数的变化控制直通矢量的插入方式,具体包括:当使用阻感负载时,在其功率因数角为φ时,不改变原有扇区开关顺序,将产生直通矢量的顺序向后延迟φ角度;
若使用阻容型负载,在其功率因数角为φ时,不改变原有扇区开关顺序,将产生直通矢量的顺序向前移动φ角度。
8.根据权利要求7所述的变功率因数下开关损耗优化的Z源逆变器控制装置,其特征在于:所述设定模块二包括参考电压给定模块和扇区判断模块;所述参考电压给定模块,用于给定需调制的电压参考矢量;所述扇区判断模块,用于对电压参考矢量所在扇区的进行判断;所述矢量作用时间计算模块包括矢量时间计算模块和直通时间计算模块;所述矢量作用时间计算模块,用于通过电压参考矢量与α‑β坐标系中坐标轴α轴的夹角θ、电压参考矢量对应的调制度M,结合所在扇区计算出电压矢量的作用时间;所述直通时间计算模块,用于根据零矢量作用时间,计算出直通矢量作用时间。
9.一种Z源逆变器控制系统,其特征在于:该系统包括三相两电平Z源逆变器模块和权利要求7‑8中任意一项所述的变功率因数下开关损耗优化的Z源逆变器控制装置。