一种输出定频定相交流电压的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输出定频定相交流电压的矩阵变换器及其调制方法，涉及电力电子功率变换器调制控制技术领域，一种输出定频定相交流电压的矩阵变换器，所用拓扑为三相AC/单相AC非隔离矩阵变换器。基于此变换器拓扑，提出了一种电压型SVM组合逻辑调制方法。电压型6扇区SVM作为基础调制，正负极性选择信号将矩阵变换器的双向可控开关管逻辑分解为单向可控开关管，将双向开关组逻辑分解为正、负两组普通三相AC/单相AC拓扑。由于正负极性选择信号的特性，正、负组三相AC/单相AC拓扑交替工作，矩阵变换器输出定频定相的交流电压。本发明专利技术具有双向开关管控制灵活、负载适应能力强、开关频率低、能量双向流动等优点。能量双向流动等优点。能量双向流动等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种输出定频定相交流电压的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
，尤其是一种输出定频定相交流电压的矩阵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。在被称为“万能变换器”的三相-三相矩阵变换器的基础上演变而来的三相AC/单相AC非隔离矩阵变换器，与传统的PWM整流器相比，此种变换器具有明显的优势，比如能直接输出交流电压、能量双向流动、效率高、功率因数高、负载适应性强。
[0003]然而，矩阵变换器开关数目较多，且双向开关管采用背靠背的连接方式，因此大多数控制策略对双向开关管采用整体控制且相对复杂，这大大降低了矩阵变换器所具有的优势。

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输出定频定相交流电压的矩阵变换器及其调制方法，使矩阵变换器双向开关管的控制更加灵活简单，实现三相AC/单相AC变换，降低开关频率，提高功率因数，降低双向开关管的控制难度，降低矩阵变换器开关管的开关频率，提高对负载的适应能力，使矩阵变换器具备输出相位可调的交流电压的能力。
[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]一种输出定频定相交流电压的矩阵变换器，其电路拓扑包括三相AC/单相AC非隔离矩阵变换器，所述三相AC/单相AC非隔离矩阵变换器包括依次连接三相电网电压、输入滤波器、双向开关组、输出滤波器以及负载；
[0007]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；输入滤波器采用三相L型结构，包括L
a
、L
b
和L
c
构成；三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
分别和L
a
、L
b
和L
c
的一端连接；L
a
、L
b
和L
c
的另一端分别和双向开关组相连接；
[0008]双向开关组是由背靠背连接的S
ap1
和S
an4
、背靠背连接的S
ap3
和S
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、背靠背连接的S
ap5
和S
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、背靠背连接的S
ap4
和S
an1
、背靠背连接的S
ap6
和S
an3
、背靠背连接的S
ap2
和S
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6对双向开关管构成。S
ap1
、S
ap3
、S
ap5
的漏极连接在一起，S
an1
、S
an3
、S
an5
的漏极连接在一起；
[0009]第一滤波电感L
a
与S
an4
、S
ap4
的漏极连接，第二滤波电感L
b
与S
an6
、S
ap6
的漏极连接；第三滤波电感L
c
与S
an2
、S
ap2
的漏极连接；
[0010]输出C型滤波电容C、负载R、和S
ap1
、S
ap3
、S
ap5
的漏极、S
an1
、S
an3
、S
an5
的漏极并行连接。一种输出定频定相交流电压的矩阵变换器
[0011]一种输出定频定相交流电压的矩阵变换器的调制方法，通过电压型6扇区SVM调制作为基础调制方法，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。
[0012]本专利技术技术方案的进一步改进在于：一种输出定频定相交流电压的矩阵变换器的调制方法，其步骤包括：
[0013]步骤1，通过电压型6扇区划分的SVM调制方法获得SVM1～SVM6的6路开关管驱动信号；
[0014]步骤2，对所得到的6路驱动信号和正极性选择信号H、负极性选择信号L进行组合逻辑运算，得到输出正电压的6路SVM
+
信号、输出负电压的6路SVM-信号，其中H、L为占空比0.5的互补的固定频率方波；
[0015]步骤3，双向开关组的双向可控开关管逻辑分解为单向可控的开关管，双向开关组逻辑分解为正、负两组普通的三相AC/单相AC变换器，SVM
+
驱动正组的开关管，SVM-驱动的负组开关管。正负组交替工作，矩阵变换器输出交流电压。
[0016]本专利技术技术方案的进一步改进在于：在步骤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，将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；将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三相桥臂各差120
°
的SVM基础调制信号SVM1～SVM6。
[0017]本专利技术技术方案的进一步改进在于：在步骤2中，对基础调制信号SVM1～SVM6与互补的定频定相的极性选择信号H、L进行组合逻辑运算；对基础调制信号和负极性选择信号L进行“或”组合逻辑运算得到输出正电压的6路SVM
+
信号；对基础调制信号和正极性选择信号H进行“或”组合逻辑运算得到输出正电压的6路SVM-信号。
[0018]本专利技术技术方案的进一步改进在于：在步骤3中，将双向开关组的双向可控开关管逻辑分解为单向可控的开关管，将双向开关组逻辑分解为正、负两组普通的三相AC/单相AC变换器；正组三相AC/单相AC变换器由输入侧的三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
、输入电感滤波器L
a
、L
b
、L
c
、可控开关管S
ap1
、S
ap3
、S
ap5
、可控开关管S
ap4
、S
ap6
、S
ap2
及输出电容滤波器C和负载R组成；负组三相电压型变换器由三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
、输入电感滤波器L
a
、L
b
、L
c
、可控开关管S
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、S<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输出定频定相交流电压的矩阵变换器，其电路拓扑包括三相AC/单相AC非隔离矩阵变换器，其特征在于：所述三相AC/单相AC非隔离矩阵变换器包括依次连接三相电网电压、输入滤波器、双向开关组、输出滤波器以及负载；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；输入滤波器采用三相L型结构，包括L
a
、L
b
和L
c
构成；三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
分别和L
a
、L
b
和L
c
的一端连接；L
a
、L
b
和L
c
的另一端分别和双向开关组相连接；双向开关组是由背靠背连接的S
ap1
和S
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、背靠背连接的S
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和S
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、背靠背连接的S
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和S
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、背靠背连接的S
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和S
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、背靠背连接的S
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和S
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、背靠背连接的S
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6对双向开关管构成；S
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、S
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、S
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的漏极连接在一起，S
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、S
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、S
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的漏极连接在一起；第一滤波电感L
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与S
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、S
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的漏极连接，第二滤波电感L
b
与S
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、S
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的漏极连接；第三滤波电感L
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与S
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、S
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的漏极连接；输出C型滤波电容C、负载R、和S
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、S
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、S
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的漏极、S
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、S
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、S
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的漏极并行连接；一种输出定频定相交流电压的矩阵变换器。2.一种输出定频定相交流电压的矩阵变换器的调制方法，其特征在于：通过电压型6扇区SVM调制作为基础调制方法，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所述的一种输出定频定相交流电压的矩阵变换器的调制方法，其特征在于：其步骤包括：步骤1，通过电压型6扇区划分的SVM...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫朝阳，姜汉朝，奚子伟，王璐，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：