本发明专利技术公开了一种混合有源三次谐波注入矩阵变换器的注入电流控制装置，涉及混合有源三次谐波注入矩阵变换器领域，该注入电流控制装置中无功分量控制桥臂跨接在电压选择器的x端和z端之间并通过路径选择电路连接电压选择器的y桥臂端，H3IMC在非单位功率因数运行时，按照注入电流的无功分量的绝对值控制所述无功分量控制桥臂、并按照无功分量的正负情况控制所述路径选择电路形成相应的无功分量的流通路径；该注入电流控制装置能够解决H3IMC正向非单位功率因数运行时的注入电流失控问题，增强其输入侧无功功率控制能力，拓宽了其输入侧功率因数实际可控范围，实现正向运行时的全输入功率因数控制。输入功率因数控制。输入功率因数控制。
【技术实现步骤摘要】
混合有源三次谐波注入矩阵变换器的注入电流控制装置
[0001]本专利技术涉及混合有源三次谐波注入矩阵变换器领域，尤其是一种混合有源三次谐波注入矩阵变换器的注入电流控制装置。
技术介绍
[0002]矩阵变换器(MC)是一种无需大容量储能元件的AC
‑
AC功率变换器，具有体积小、重量轻、可靠性高、能量可双向流动和正弦化输入输出等优点，在世界范围内被广泛研究。双级式矩阵变换器是矩阵变换器的一种子类，具有箝位电路简单、换流控制策略容易实现等优点，但是存在输入功率因数角控制范围小、无功功率控制能力弱的局限性。
[0003]在这样的背景下，混合有源三次谐波注入矩阵变换器(H3IMC)被研究人员提出，请参考图1所示的拓扑结构。H3IMC也无需大容量储能元件，继承了双级式矩阵变换器的大部分优点，但H3IMC包含的谐波电流注入电路能够向输入侧注入期望的无功功率，这使其在理论上突破了传统MC无功功率控制能力弱的局限性，更适用于起动发电、柔性交流输电等一些需要功率变换器输入侧提供一定无功功率的场合。
[0004]在H3IMC中，注入电流分i
y
为有功分量和无功分量两部分，在输入侧非单位功率因数运行时，注入电流无功分量在扇区切换处存在突变，从而导致注入电流参考值i
y*
存在突变。而实际的注入电流为电感电流，不能发生突变，注入电流存在失控现象，如附图2所示。注入电流失控会造成电源电流畸变，当输入滤波器阻尼不足时，甚至会造成输入侧震荡失稳，影响系统安全运行。
专利技术内容
[0005]本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种混合有源三次谐波注入矩阵变换器的注入电流控制装置，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种混合有源三次谐波注入矩阵变换器的注入电流控制装置，混合有源三次谐波注入矩阵变换器包括三相交流电源、电压选择器、电流型逆变器和三相交流负载，三相交流电源连接在电压选择器的三相输入端，电压选择器的最大相x端连接电流型逆变器的第一直流端p，电压选择器的最小相z端连接电流型逆变器的第二直流端n，三相交流负载连接电流型逆变器的交流输出端；该注入电流控制装置包括有功分量注入电路和无功分量控制电路：
[0007]有功分量注入电路跨接在电压选择器的x端和z端之间并连接电压选择器的y桥臂端，无功分量控制电路包括无功分量控制桥臂和路径选择电路，无功分量控制桥臂跨接在电压选择器的x端和z端之间并通过路径选择电路连接电压选择器的y桥臂端；
[0008]混合有源三次谐波注入矩阵变换器在非单位功率因数运行时，按照注入电流的有功分量控制有功分量注入电路，按照注入电流的无功分量的绝对值控制无功分量控制桥臂、并按照无功分量的正负情况控制路径选择电路形成相应的无功分量的流通路径。
[0009]其进一步的技术方案为，路径选择电路包括无功分量滤波电感L
q
和四个控制开关
Q1、Q2、Q3、Q4，无功分量滤波电感L
q
的第一端连接控制开关Q2和控制开关Q3，无功分量滤波电感L
q
的第二端连接控制开关Q1和控制开关Q4，控制开关Q2的另一端与控制开关Q1的另一端相连并连接至无功分量控制桥臂，控制开关Q3的另一端与控制开关Q4的另一端相连并连接至电压选择器的y桥臂端；通过控制四个控制开关Q1、Q2、Q3、Q4的导通状态调整无功分量的流通路径。
[0010]其进一步的技术方案为，当注入电流的无功分量为正时，Q1和Q3导通、Q2和Q4关断；当注入电流的无功分量为负时，Q1和Q3关断、Q2和Q4导通。
[0011]其进一步的技术方案为，路径选择电路中的四个控制开关Q1、Q2、Q3、Q4均由不含反并二极管的全控型器件实现，Q1的发射极用于连接无功分量滤波电感L
q
、集电极用于连接无功分量控制桥臂，Q2的发射极用于连接无功分量控制桥臂、集电极用于连接无功分量滤波电感L
q
，Q3的发射极用于连接电压选择器的y桥臂端、集电极用于连接无功分量滤波电感L
q
，Q4的发射极用于连接无功分量滤波电感L
q
、集电极用于连接电压选择器的y桥臂端。
[0012]其进一步的技术方案为，无功分量控制桥臂包括无功上桥臂开关S
yqp
和无功下桥臂开关S
yqn
，S
yqp
和S
yqn
均由含反并二极管的全控型器件实现，无功上桥臂开关S
yqp
的集电极连接电压选择器的x端、发射极连接无功下桥臂开关S
yqn
的集电极，无功下桥臂开关S
yqn
的发射极连接电压选择器的z端，无功分量控制桥臂通过S
yqp
和S
yqn
的公共端连接路径选择电路。
[0013]其进一步的技术方案为，设置无功分量滤波电感L
q
的参考值等于注入电流的无功分量的绝对值，通过比例
‑
积分控制器对无功分量滤波电感L
q
进行闭环控制，得到无功上桥臂开关S
yqp
和无功下桥臂开关S
yqn
的开关信号并按照开关信号控制无功分量控制桥臂。
[0014]其进一步的技术方案为，有功分量注入电路包括有功分量控制桥臂和有功分量滤波电感L
d
，有功分量控制桥臂跨接在电压选择器的x端和z端之间并通过有功分量滤波电感L
d
连接电压选择器的y桥臂端。
[0015]其进一步的技术方案为，有功分量控制桥臂包括有功上桥臂开关S
ydp
和有功下桥臂开关S
ydn
，S
ydp
和S
ydn
均由含反并二极管的全控型器件实现，有功上桥臂开关S
ydp
的集电极连接电压选择器的x端、发射极连接有功下桥臂开关S
ydn
的集电极，有功下桥臂开关S
ydn
的发射极连接电压选择器的z端，有功分量控制桥臂通过S
ydp
和S
ydn
的公共端通过有功分量滤波电感L
d
连接电压选择器的y桥臂端。
[0016]其进一步的技术方案为，设置有功分量滤波电感L
d
的参考值等于注入电流的有功分量，通过比例
‑
积分控制器对有功分量滤波电感L
d
进行闭环控制，得到有功上桥臂开关S
ydp
和有功下桥臂开关S
ydn
的开关信号并按照开关信号控制有功分量控制桥臂。
[0017]本专利技术的有益技术效果是：
[0018]本申请公开了一种混合有源三次谐波注入矩阵变换器的注入电流控制装置，该注入电流控制装置能够解决H3IMC正向非单位功率因数运行时的注入电流失控问题，增强了H3IMC输入侧无功功率控制能力，拓宽了其本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种混合有源三次谐波注入矩阵变换器的注入电流控制装置，所述混合有源三次谐波注入矩阵变换器包括三相交流电源、电压选择器、电流型逆变器和三相交流负载，所述三相交流电源连接在所述电压选择器的三相输入端，所述电压选择器的最大相x端连接所述电流型逆变器的第一直流端p，所述电压选择器的最小相z端连接所述电流型逆变器的第二直流端n，所述三相交流负载连接所述电流型逆变器的交流输出端；其特征在于，所述注入电流控制装置包括有功分量注入电路和无功分量控制电路：所述有功分量注入电路跨接在所述电压选择器的x端和z端之间并连接所述电压选择器的y桥臂端，所述无功分量控制电路包括无功分量控制桥臂和路径选择电路，所述无功分量控制桥臂跨接在所述电压选择器的x端和z端之间并通过所述路径选择电路连接所述电压选择器的y桥臂端；所述混合有源三次谐波注入矩阵变换器在非单位功率因数运行时，按照注入电流的有功分量控制所述有功分量注入电路，按照注入电流的无功分量的绝对值控制所述无功分量控制桥臂、并按照无功分量的正负情况控制所述路径选择电路形成相应的无功分量的流通路径。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述路径选择电路包括无功分量滤波电感L
q
和四个控制开关Q1、Q2、Q3、Q4，所述无功分量滤波电感L
q
的第一端连接控制开关Q2和控制开关Q3，所述无功分量滤波电感L
q
的第二端连接控制开关Q1和控制开关Q4，控制开关Q2的另一端与控制开关Q1的另一端相连并连接至所述无功分量控制桥臂，控制开关Q3的另一端与控制开关Q4的另一端相连并连接至所述电压选择器的y桥臂端；通过控制四个控制开关Q1、Q2、Q3、Q4的导通状态调整无功分量的流通路径。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当注入电流的无功分量为正时，Q1和Q3导通、Q2和Q4关断；当注入电流的无功分量为负时，Q1和Q3关断、Q2和Q4导通。4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述路径选择电路中的四个控制开关Q1、Q2、Q3、Q4均由不含反并二极管的全控型器件实现，Q1的发射极用于连接所述无功分量滤波电感L
q
、集电极用于连接所述无功分量控制桥臂，Q2的发射极用于连接所述无功分量控制桥臂、集电极用于连接所述无功分量滤波电感L
q
，Q3的发射极用于连接所述电压选择器的y桥臂端、集电极用于连接所述无功分量滤波电感L
q
，Q4的发射极用于连接所述无功分量滤波电感L
q
、集电极用于连接所述电压选择器的y桥臂端。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述无功分量控制桥臂包括无功上桥臂开关S
yqp
和无功下桥臂开关...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆程佳，周波，常青云，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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