一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法技术

本发明专利技术涉及电力变换技术领域，提供一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法，包括：根据有源三次谐波注入矩阵变换器的第一输入信息，按照获取的整流控制规则，控制调节整流输出；根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的第二输入信息，按照获取的三次谐波注入控制规则，控制调节三次谐波注入电流；根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的期望输出，获取调制信号，控制调节逆变输出。本发明专利技术提供的一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法，通过设置中间级三次谐波注入控制，针对三相输入不平衡的输入工况，仍能保证输入输出波形质量，对于保证有源三次谐波注入矩阵变换器的宽范围适应性和鲁棒性具有重要意义。

Control method of active three harmonic injection matrix converter

The invention relates to the technical field of power transformation, including control method, provides an active three harmonic matrix converter: first according to the input information of three harmonic active matrix converter, according to the rectification control rules, control the rectifier output according to the input information; second of the active three harmonic matrix converter, injection control rules in accordance with the three harmonic acquisition, control of three harmonic current; according to the expected output of the active three harmonic matrix converter, gain modulation signal, control of inverter output. Control method of matrix converter with an active of the invention provides three harmonics control by setting the intermediate level of three harmonic, three-phase unbalanced input conditions for input, can still guarantee the output waveform quality, it is very important to ensure a wide range of active three harmonic matrix converter adaptive and robust of.

【技术实现步骤摘要】
一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法
本专利技术涉及电力变换
，更具体地，涉及一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法。
技术介绍
目前，在各式各样的交-交功率变换器中，间接矩阵变换器是一种新型的有源前端变换器，受到大量学者的广泛研究，其具有能输入输出正弦电流、输入侧功率因数可控、四象限运行、无需储能元件和可靠性高等诸多优点。但是间接矩阵变换器的整流级和逆变级同步调制会带来窄脉冲等问题，这限制了间接矩阵变换器的大规模工业应用。通过集成无源前端变换器的前端整流器和一部分有源开关，可以构成混合前端变换器。混合前端变换器继承了无源前端变换器低开关损耗和低成本等优点，同时由于有源开关的控制，输入电流质量和功率因数有了明显改善，因而是一种折中的解决方案。有源三次谐波注入矩阵变换器是一种混合前端变换器。与常规间接矩阵变换器相比，有源三次谐波注入矩阵变换器虽然开关数目有所增加，但却具有一些常规间接矩阵变换器所不具备的优点。例如在只需能量单向流动且负载功率因数较高的场合，前端的整流器可以用三相不可控二极管整流器代替，既降低了成本又提高了变换器的可靠性。另外，由于整流器中的开关可以用仅按工频切换的半导体器件如可关断晶闸管(GateTurn-OffThyristor,GTO)替代，在节约成本上具有较大的优势。目前对有源三次谐波注入矩阵变换器调制和控制的讨论都是针对三相对称的输入工况。当三相输入不平衡时，按照现有的调制策略和控制算法势必造成输入输出波形产生畸变。因此，如何提供一种控制方法，能够在有源三次谐波注入矩阵变换器的输入为三相不平衡输入时，保证输入输出波形质量，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法，以解决现有只针对三相对称输入工况的调制和控制策略在三相输入不平衡的工况下会造成输入输出波形产生畸变的问题。为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术提供一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法，包括：根据有源三次谐波注入矩阵变换器的第一输入信息，按照获取的整流控制规则，控制调节整流输出；根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的第二输入信息，按照获取的三次谐波注入控制规则，控制调节三次谐波注入电流；根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的期望输出，获取调制信号，控制调节逆变输出。其中，所述根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的输入信息，按照获取的三次谐波注入控制规则，控制调节三次谐波注入电流具体包括：获取所述有源三次谐波注入矩阵变换器的输入功率；根据所述输入功率和所述有源三次谐波注入矩阵变换器输入相电压的正序电压分量幅值，以及所述有源三次谐波注入矩阵变换器输入相电压的负序电压分量幅值，计算所述有源三次谐波注入矩阵变换器输入电流的正序电流分量幅值；判断获取所处扇区，根据所述所处扇区和所述正序电流分量幅值确定三次谐波注入电流参考值，根据所述所处扇区及扇区与三次谐波注入控制规则对应关系确定三次谐波注入控制规则；根据所述三次谐波注入电流参考值及所述三次谐波注入控制规则，通过控制所述中间级三次谐波注入电路控制三次谐波注入电流。其中，所述根据有源三次谐波注入矩阵变换器的输入信息，按照获取的整流控制规则，控制调节整流输出具体包括：判断获取所处扇区；根据所述所处扇区及扇区与整流控制规则对应关系确定整流控制规则，并根据所述整流控制规则，通过控制所述前级三相整流电路控制整流输出。其中，所述基于所述整流输出和所述三次谐波注入电流，根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的期望输出，控制调节逆变输出具体包括：根据设定三相期望输出电压和零序电压计算获取调制信号；根据所述调制信号和中间直流电压获取归一化调制信号；根据所述归一化调制信号，通过控制所述后级逆变电路控制逆变输出。其中，所述有源三次谐波注入矩阵变换器包含半桥桥臂开关和三次谐波注入电感，所述三次谐波注入电感的取值范围为：其中，Uim为前级三相整流电路的输入相电压的幅值，λ为纹波系数，I3rd为三次谐波注入电流参考值的幅值，fs为所述半桥桥臂开关的开关频率，Iim为前级三相整流电路的输入相电流的幅值，ωi为前级三相整流电路的输入三相交流电角频率，t为时间。其中，所述判断获取所处扇区具体包括：根据有源三次谐波注入矩阵变换器瞬时三相输入电压的大小关系判断确定所述所处扇区。其中，所述瞬时三相输入电压分别为ua、ub和uc，所述判断确定所述所处扇区具体包括：若区间一内满足ua>ub>uc，则确定所述区间一为扇区Ⅰ；若区间二内满足ub>ua>uc，则确定所述区间二为扇区Ⅱ；若区间三内满足ub>uc>ua，则确定所述区间三为扇区Ⅲ；若区间四内满足uc>ub>ua，则确定所述区间四为扇区Ⅳ；若区间五内满足uc>ua>ub，则确定所述区间五为扇区Ⅴ；若区间六内满足ua>uc>ub，则确定所述区间六为扇区Ⅵ。其中，所述中间直流电压的获取方式包括：通过实时采样三相输入电压获得。其中，所述扇区与三次谐波注入控制规则对应关系的设置准则包括：不发生输入短路、只导通一个双向开关以及与三相电网电压瞬时绝对值最小的那一相连接的双向开关导通。其中，所述获取所述有源三次谐波注入矩阵变换器的输入功率具体包括：获取所述有源三次谐波注入矩阵变换器的输入电压和所述有源三次谐波注入矩阵变换器的输入电流，根据所述输入电压和所述输入电流计算获取所述输入功率；或者，通过功率采样电路采集获取所述输入功率。本专利技术提供的一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法，通过设置中间级三次谐波注入控制，针对三相输入不平衡的输入工况，仍能保证输入输出波形质量，是对现有只针对三相对称输入工况的调制和控制策略的改进，对于保证有源三次谐波注入矩阵变换器的宽范围适应性和鲁棒性具有重要意义。附图说明图1为本专利技术实施例一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法构成示意图；图2为本专利技术实施例一种有源三次谐波注入矩阵变换器的结构示意图；图3为本专利技术实施例一种有源三次谐波注入矩阵变换器工作在扇区I且能量正向流动的等效电路图；图4为本专利技术实施例一种有源三次谐波注入矩阵变换器工作在扇区I且能量反向流动的等效电路图；图5为本专利技术实施例一种前级整流控制的处理流程图；图6为本专利技术实施例一种中间级三次谐波注入控制的处理流程图；图7为本专利技术实施例一种后级逆变控制的处理流程图；图8为本专利技术实施例一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制流程图；图9为本专利技术实施例一种仿真结果波形示意图；图10为本专利技术实施例一种输入不平衡工况下有源三次谐波矩阵变换器的输入和输出矢量轨迹示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，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的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。作为本专利技术实施例的一个实施例，本实施例提供一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法，参考图1，为本专利技术实施例一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法构成示意图，包括：S1，根据有源三次谐波注入矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法，其特征在于，包括：根据有源三次谐波注入矩阵变换器的第一输入信息，按照获取的整流控制规则，控制调节整流输出；根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的第二输入信息，按照获取的三次谐波注入控制规则，控制调节三次谐波注入电流；根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的期望输出，获取调制信号，控制调节逆变输出。

【技术特征摘要】
1.一种有源三次谐波注入矩阵变换器的控制方法，其特征在于，包括：根据有源三次谐波注入矩阵变换器的第一输入信息，按照获取的整流控制规则，控制调节整流输出；根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的第二输入信息，按照获取的三次谐波注入控制规则，控制调节三次谐波注入电流；根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的期望输出，获取调制信号，控制调节逆变输出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的输入信息，按照获取的三次谐波注入控制规则，控制调节三次谐波注入电流具体包括：获取所述有源三次谐波注入矩阵变换器的输入功率；根据所述输入功率和所述有源三次谐波注入矩阵变换器输入相电压的正序电压分量幅值，以及所述有源三次谐波注入矩阵变换器输入相电压的负序电压分量幅值，计算所述有源三次谐波注入矩阵变换器输入电流的正序电流分量幅值；判断获取所处扇区，根据所述所处扇区和所述正序电流分量幅值确定三次谐波注入电流参考值，根据所述所处扇区及扇区与三次谐波注入控制规则对应关系确定三次谐波注入控制规则；根据所述三次谐波注入电流参考值及所述三次谐波注入控制规则，通过控制所述中间级三次谐波注入电路控制三次谐波注入电流。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据有源三次谐波注入矩阵变换器的输入信息，按照获取的整流控制规则，控制调节整流输出具体包括：判断获取所处扇区；根据所述所处扇区及扇区与整流控制规则对应关系确定整流控制规则，并根据所述整流控制规则，通过控制所述前级三相整流电路控制整流输出。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述整流输出和所述三次谐波注入电流，根据所述有源三次谐波注入矩阵变换器的期望输出，控制调节逆变输出具体包括：根据设定三相期望输出电压和零序电压计算获取调制信号；根据所述调制信号和中间直流电压获取归一化调制信号；根据所述归一化调制信号，通过控制所述后级逆变电路控制逆变输出。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有源三次谐波注入矩阵变换器包含半桥桥臂开关和三次谐波注入电感，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，粟梅，孙尧，谢诗铭，赵梓亦，杨建，韩华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43