一种三模块组合式AC-AC矩阵变换器及其调制方法技术

本发明专利技术公开了一种三模块组合式AC

【技术实现步骤摘要】
一种三模块组合式AC-AC矩阵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
，尤其是一种三模块组合式AC-AC矩阵变换器及其调制方法，特别是一种三模块组合式AC-AC矩阵变换器实现AC-AC变换技术。

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，一种三模块组合式AC-AC矩阵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]传统的三相矩阵变换器的负载之间存在耦合关系，负载不能独立。且在大电压输出场合下，开关管的端电压较高，威胁设备安全。且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三模块组合式AC-AC矩阵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，减小了AC-AC矩阵式变换器控制难度，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，使得负载供电形式灵活。
[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]一种三模块组合式AC-AC矩阵变换器，其电路拓扑包括输入电源、输入滤波器、双向开关子模块及负载，所述输入电源采用三相电源，负载为三相负载，输入滤波器为三组三相LC型滤波器，双向开关子模块设置有3个，子模块采用三相/单相矩阵式双向开关组，各个子模块由6对背靠背连接的双向开关管组成；
[0007]输入电源为三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
，三相电网电压u
a
、u
b
、u
c
采用星型连接形式，三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
的输出端与3组三相LC型滤波器相连接；
[0008]3组三相LC型滤波器由L
a.A
、L
b.A
、L
c.A
、L
a.B
、L
b.B
、L
c.B
、L
a.C
、L
b.C
、L
c.C
、C
a.A
、C
b.A
、C
c.A
、C
a.B
、C
b.B
、C
c.B
、C
a.C
、C
b.C
、C
c.C
组成；
[0009]3组三相LC型滤波器的输出端分别连接到3个双向开关子模块上，双向开关子模块为三相/单相矩阵式双向开关结构拓扑。
[0010]子模块A由背靠背连接的S
pah.A
和S
pal.A
、背靠背连接的S
pbh.A
和S
pbl.A
、背靠背连接的S
pch.A
和S
pcl.A
、背靠背连接的S
nah.A
和S
nal.A
、背靠背连接的S
nbh.A
和S
nbl.A
、背靠背连接的S
nch.A
和S
ncl.A
构成；子模块B由背靠背连接的S
pah.B
和S
pal.B
、背靠背连接的S
pbh.B
和S
pbl.B
、背靠背连接的S
pch.B
和S
pcl.B
、背靠背连接的S
nah.B
和S
nal.B
、背靠背连接的S
nbh.B
和S
nbl.B
、背靠背连接的S
nch.B
和S
ncl.B
构成子模块B；子模块C由背靠背连接的S
pah.C
和S
pal.C
、背靠背连接的S
pbh.C
和S
pbl.C
、背靠背连接的S
pch.C
和S
pcl.C
、背靠背连接的S
nah.C
和S
nal.C
、背靠背连接的S
nbh.C
和S
nbl.C
、背靠背连接的S
nch.C
和S
ncl.C
构成；
[0011]单向开关管S
pal.A
、S
nah.A
的漏极连接在一起、单向开关管S
pbl.A
、S
nbh.A
的漏极连接在一起、单向开关管S
pcl.A
、S
nch.A
的漏极连接在一起分别与双向开关子模块A的三相输入LC型滤波器的输出端连接；单向开关管S
pal.B
、S
nah.B
的漏极连接在一起、单向开关管S
pbl.B
、S
nbh.B
的漏极连接在一起、单向开关管S
pcl.B
、S
nch.B
的漏极连接在一起分别与双向开关子模块B的三相输入LC型滤波器的输出端连接；单向开关管S
pal.C
、S
nah.C
的漏极连接在一起、单向开关管S
pbl.C
、S
nbh.C
的漏极连接在一起、单向开关管S
pcl.C
、S
nch.C
的漏极连接在一起，上述漏极连接点分别与双向开关子模块C的三相输入LC型滤波器的输出端连接；
[0012]单向开关管S
nal.A
、S
nbl.A
、S
ncl.A
、S
nal.B
、S
nbl.B
、S
ncl.B
、S
nal.C
、S
nbl.C
、S
ncl.C的
漏极连接在一起作为中性线；单向开关管S
pah.A
、S
pbh.A
、S
pch.A
漏极连接在一起，单向开关管S
pah.B
、S
pbh.B
、S
pch.B
漏极连接在一起，单向开关管S
pah.C
、S
pbh.C
、S
pch.C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三模块组合式AC-AC矩阵变换器，其电路拓扑包括输入电源、输入滤波器、双向开关子模块及负载，其特征在于：所述输入电源采用三相电源，负载为三相负载，输入滤波器为三组三相LC型滤波器，双向开关子模块设置有3个，子模块采用三相/单相矩阵式双向开关组，各个子模块由6对背靠背连接的双向开关管组成；输入电源为三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
，三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
采用星型连接形式，三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
的输出端与3组三相LC型滤波器相连接；3组三相LC型滤波器由L
a.A
、L
b.A
、L
c.A
、L
a.B
、L
b.B
、L
c.B
、L
a.C
、L
b.C
、L
c.C
、C
a.A
、C
b.A
、C
c.A
、C
a.B
、C
b.B
、C
c.B
、C
a.C
、C
b.C
、C
c.C
组成；3组三相LC型滤波器的输出端分别连接到3个双向开关子模块上，双向开关子模块为三相/单相矩阵式双向开关结构拓扑；子模块A由背靠背连接的S
pah.A
和S
pal.A
、背靠背连接的S
pbh.A
和S
pbl.A
、背靠背连接的S
pch.A
和S
pcl.A
、背靠背连接的S
nah.A
和S
nal.A
、背靠背连接的S
nbh.A
和S
nbl.A
、背靠背连接的S
nch.A
和S
ncl.A
构成；子模块B由背靠背连接的S
pah.B
和S
pal.B
、背靠背连接的S
pbh.B
和S
pbl.B
、背靠背连接的S
pch.B
和S
pcl.B
、背靠背连接的S
nah.B
和S
nal.B
、背靠背连接的S
nbh.B
和S
nbl.B
、背靠背连接的S
nch.B
和S
ncl.B
构成子模块B；子模块C由背靠背连接的S
pah.C
和S
pal.C
、背靠背连接的S
pbh.C
和S
pbl.C
、背靠背连接的S
pch.C
和S
pcl.C
、背靠背连接的S
nah.C
和S
nal.C
、背靠背连接的S
nbh.C
和S
nbl.C
、背靠背连接的S
nch.C
和S
ncl.C
构成；单向开关管S
pal.A
、S
nah.A
的漏极连接在一起、单向开关管S
pbl.A
、S
nbh.A
的漏极连接在一起、单向开关管S
pcl.A
、S
nch.A
的漏极连接在一起分别与双向开关子模块A的三相输入LC型滤波器的输出端连接；单向开关管S
pal.B
、S
nah.B
的漏极连接在一起、单向开关管S
pbl.B
、S
nbh.B
的漏极连接在一起、单向开关管S
pcl.B
、S
nch.B
的漏极连接在一起分别与双向开关子模块B的三相输入LC型滤波器的输出端连接；单向开关管S
pal.C
、S
nah.C
的漏极连接在一起、单向开关管S
pbl.C
、S
nbh.C
的漏极连接在一起、单向开关管S
pcl.C
、S
nch.C
的漏极连接在一起，上述漏极连接点分别与双向开关子模块C的三相输入LC型滤波器的输出端连接；单向开关管S
nal.A
、S
nbl.A
、S
ncl.A
、S
nal.B
、S
nbl.B
、S
ncl.B
、S
nal.C
、S
nbl.C
、S
ncl.C的
漏极连接在一起作为中性线；单向开关管S
pah.A
、S
pbh.A
、S
pch.A
漏极连接在一起，单向开关管S
pah.B
、S
pbh.B
、S
pch.B
漏极连接在一起，单向开关管S
pah.C
、S
pbh.C
、S
pch.C
漏极连接在一起，上述漏极连接点分别和星型连接的三相负载R1、R2、R3连接。2.一种三模块组合式AC-AC矩阵变换器的调制方法，其特征在于：通过电流型12扇区划分的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，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，得到开关管的驱动信号。3.根据权利要求2所述的一种三模块组合式AC-AC矩阵变换器的调制方法，其特征在于：其步骤包括：步骤1，通过电流型12扇区划分的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，对基础调制信号SVM1～SVM6和电压极性选择信号H、L进行组合逻辑运算，获得36路单向开关管的驱动信号。
4.根据权利要求3所述的一种三模块组合式AC-AC矩阵变换器的调...

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