一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器及其调制方法技术

本发明专利技术公开了一种9双向开关型AC

【技术实现步骤摘要】
一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器及其调制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子功率变换器调制控制
，尤其是一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器及其调制方法。

技术介绍

[0002]变换器是一种把某一幅值、频率交流电能转换成不同幅值、不同频率电能的拓扑装置。矩阵式变换器被称为“万能变换器”，理论上可直接实现输入输出相数相同或不同。其中输入三相电压输出三相电压的矩阵式变换器较为常用，一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器所用拓扑也被称为三相-三相矩阵式变换器，可直接实现某一幅值频率的三相输入到另一幅值频率三相输出的功能，理论上可以输出任意频率的波形。
[0003]但是AC-AC矩阵式变换器开关数目多，且双向开关管采用背靠背连接的方式，因此大多数调制策略实现困难且换流策略复杂，导致输入三相电压输出三相电压的变换形式不易实现。

技术实现思路

[0004]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器及其调制方法，使得控制更加简单灵活，实现输入三相电压到输出三相电压的变换形式，减小矩阵变换器控制难度，降低开关管的开关频率，提高对负载的适应能力，便于能量双向流动。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器，其电路拓扑包括输入电源、输入滤波器、双向开关组、三相负载，所述输入电源采用三相电源，负载采用星型三相负载的连接形式，输入滤波器为三相L型结构，双向开关组为矩阵式开关组，矩阵式开关组由9对双向开关管组成；
[0007]输入电源为三相电网电压u
a
、u
b
、u
c
，三相电网电压u
a
、u
b
、u
c
采用星型连接形式；输入滤波器由L
a
、L
b
和L
c
构成；三相电网电压u
a
、u
b
、u
c
分别和L
a
、L
b
和L
c
的一端连接；输入滤波器由L
a
、L
b
和L
c
的另一端分别和矩阵式开关组连接；
[0008]矩阵式开关组由背靠背连接的S
Ap.a
和S
An.a
、背靠背连接的S
Ap.b
和S
An.b
、背靠背连接的S
Ap.c
和S
An.c
、背靠背连接的S
Bp.a
和S
Bn.a
、背靠背连接的S
Bp.b
和S
Bn.b
、背靠背连接的S
Bp.c
和S
Bn.c
、背靠背连接的S
Cp.a
和S
Cn.a
、背靠背连接的S
Cp.b
和S
Cn.b
、背靠背连接的S
Cp.c
和S
Cn.c
这9对双向开关管构成；
[0009]电感L
a
的输出端与开关管S
An.a
、S
An.b
和S
An.c
的漏极连接；电感L
b
的输出端与开关管S
Bn.a
、S
Bn.b
和S
Bn.c
的漏极连接，电感L
c
的输出端与开关管S
Cn.a
、S
Cn.b
和S
Cn.c
的漏极连接；
[0010]三相负载电阻包括R1、R2和R3，R1、R2和R3采用星型连接形式；
[0011]开关管S
Ap.a
、S
Bp.a
和S
Cp.a
的漏极相连接并与负载R1一端连接，开关管S
Ap.b
、S
Bp.b
和S
Cp.b
的漏极相连接并与负载R2一端连接，开关管S
Ap.c
、S
Bp.c
和S
Cp.c
的漏极相连接并与负载R3一端连接，负载R1、R2和R3的另一端相互连接。
[0012]一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器的调制方法，通过SVM调制方法获得6路基础调制信号，通过三组正弦信号和0比较获得3对电压极性选择信号，将6路基础调制信号和电压极性选择信号进行组合逻辑运算，得到双向开关管的驱动信号。
[0013]本专利技术技术方案的进一步改进在于：一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器的调制方法的步骤包括：
[0014]步骤1，通过SVM调制方法获得的SVM1～SVM6的6路开关管驱动信号，将此6路信号作为基础调制信号；步骤2，将彼此有120
°
相位差的三路正弦信号分别与0做比较，得到有120
°
相位差的占空比为0.5的3对极性选择信号H、L；步骤3，将基础调制信号SVM1～SVM6和极性选择信号H、L进行组合逻辑运算，最终获得9个双向开关管包括18个单向开关管的驱动信号。
[0015]本专利技术技术方案的进一步改进在于：在所述步骤1中参考输入三相电压相邻的两个自然换相点将输入三相电压空间划分为6个S型电压区域；在两相静止坐标系中，通过8个空间基本电压矢量将电压空间划分为6扇区；将每个扇区中的电压矢量由该扇区两个基本有效矢量和零矢量合成；6扇区电压型SVM调制通过扇区划分、扇区判断、矢量作用时间计算、矢量合成顺序选择最终得到6路SVM信号，取其中驱动每一相桥臂上桥臂的3路SVM信号，记为SVM
+
，每一相下桥臂的3路SVM信号，记为SVM-。
[0016]本专利技术技术方案的进一步改进在于：在所述步骤2中，将彼此有120
°
相位差的三路正弦信号分别与0做比较，当正弦信号大于0时，正极性选择信号H为逻辑“1”，负极性选择信号L为逻辑“0”；当正弦信号小于0时，正极性选择信号H为逻辑“0”，负极性选择信号为逻辑“1”；得到彼此有120
°
相位差的占空比为0.5的3对极性选择信号H、L。
[0017]本专利技术技术方案的进一步改进在于：将在所述步骤2得到彼此有120
°
相位差的占空比为0.5的3对极性选择信号H、L与步骤1中得到6路SVM信号组合逻辑运算，SVM
+
分别和三个正极性选择信号H进行“或”组合逻辑运算得到9路驱动信号，包括S
Ap.a
、S
Bp.a
、S
Cp.a
、S
Ap.b
、S
Bp.b
、S
Cp.b
、S
Ap.c
、S
Bp.c
、S...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器，其电路拓扑包括输入电源、输入滤波器、双向开关组、三相负载，其特征在于：所述输入电源采用三相电源，负载采用星型三相负载的连接形式，输入滤波器为三相L型结构，双向开关组为矩阵式开关组，矩阵式开关组由9对双向开关管组成；输入电源为三相电网电压u
a
、u
b
、u
c
，三相电网电压u
a
、u
b
、u
c
采用星型连接形式；输入滤波器由L
a
、L
b
和L
c
构成；三相电网电压u
a
、u
b
、u
c
分别和L
a
、L
b
和L
c
的一端连接；矩阵式开关组由背靠背连接的S
Ap.a
和S
An.a
、背靠背连接的S
Ap.b
和S
An.b
、背靠背连接的S
Ap.c
和S
An.c
、背靠背连接的S
Bp.a
和S
Bn.a
、背靠背连接的S
Bp.b
和S
Bn.b
、背靠背连接的S
Bp.c
和S
Bn.c
、背靠背连接的S
Cp.a
和S
Cn.a
、背靠背连接的S
Cp.b
和S
Cn.b
、背靠背连接的S
Cp.c
和S
Cn.c
这9对双向开关管构成；电感L
a
的输出端与开关管S
An.a
、S
An.b
和S
An.c
的漏极连接；电感L
b
的输出端与开关管S
Bn.a
、S
Bn.b
和S
Bn.c
的漏极连接，电感L
c
的输出端与开关管S
Cn.a
、S
Cn.b
和S
Cn.c
的漏极相连接；三相负载电阻包括R1、R2和R3，R1、R2和R3采用星型连接形式；开关管S
Ap.a
、S
Bp.a
和S
Cp.a
的漏极相连接并与负载R1一端连接，开关管S
Ap.b
、S
Bp.b
和S
Cp.b
的漏极相连接并与负载R2一端相连接，开关管S
Ap.c
、S
Bp.c
和S
Cp.c
的漏极相连接并与负载R3一端相连接，负载R1、R2和R3的另一端相互连接。2.一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器的调制方法，其特征在于：通过SVM调制方法获得6路基础调制信号,通过三组正弦信号和0比较获得3对电压极性选择信号，将6路基础调制信号和电压极性选择信号进行组合逻辑运算，得到双向开关管的驱动信号。3.根据权利要求2所述的一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器的调制方法，其特征在于：其步骤包括：步骤1，通过SVM调制方法获得的SVM1～SVM6的6路开关管驱动信号，将此6路信号作为基础调制信号；步骤2，将彼此有120
°
相位差的三路正弦信号分别与0做比较，得到有120
°
相位差的占空比为0.5的3对极性选择信号H、L；步骤3，将基础调制信号SVM1～SVM6和极性选择信号H、L进行组合逻辑运算，最终获得9个双向开关管包括18个单向开关管的驱动信号。4.根据权利要求3所述的一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器的调制方法，其特征在于：在所述步骤1中参考输入三相电压相邻的两个自然换相点将输入三相电压空间划分为6个S型电压区域；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫朝阳，奚子伟，姜汉朝，张丽萌，赵丁选，张祝新，刘涛，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：