一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法技术

本发明专利技术公开了一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法，属于电力电子功率变换器调制领域，包括三相SPWM型解结耦方案及三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合调制策略；三相SPWM型解结耦方案是采用三相SPWM生成解结耦信号，使其对双向开关管桥臂进行电流型高频解耦控制，从而在任意时刻电流型三相半桥直接型矩阵变换器解耦为两组传统的电流型变换器；采用12扇区划分的电流型单极性SVM控制解耦等效的电流型变换器；在阻感性负载下，三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合调制策略解决了电路的换流问题。本发明专利技术实现了电流型三相半桥直接型矩阵变换器拓扑中每组双向开关管半桥臂的高频切换及输出正弦电压或电流。半桥臂的高频切换及输出正弦电压或电流。半桥臂的高频切换及输出正弦电压或电流。

A three-phase SPWM decoupling space vector current mode hybrid control method

【技术实现步骤摘要】
一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子功率变换器调制控制
，尤其是一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法。

技术介绍

[0002]直接型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电流型三相半桥直接型变换器较为常用，是一种输入某一幅值、频率的正弦交流电能转换成不同幅值、不同频率正弦交流电能的变换器，具有输入功率因数可调、输入电流正弦、能量双向流动、功率密度高等优点。
[0003]但是电流型三相半桥直接型变换器开关数目多，且双向开关管采用背靠背连接的方式，因而大多数控制方案设计复杂，实现难度较大。

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相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法，使得变换器的控制更加简单灵活，增强变换器对负载的适应能力，功率开关器件电压应力较低，变换器能够实现输入三相交流电到输出三相交流电的变换形式。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法，电流型三相半桥直接型矩阵变换器的电路拓扑包括输入电源、输入滤波器、三组三相半桥臂结构和三相负载，所述输入电源采用三相电源，三相负载为对称的阻感性负载且采用星型连接形式，输入滤波器为三相LC型结构，每组三相半桥臂结构由3对双向开关管构成，所述混合控制方法包括三相SPWM型解结耦方案及三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合调制策略；三相SPWM型解结耦方案是采用三相SPWM生成解结耦信号，使其对三相半桥臂结构进行电流型高频解耦控制，从而在任意时刻电流型三相半桥直接型矩阵变换器解耦为两组传统的电流型变换器；采用12扇区划分的电流型单极性SVM控制解耦等效的电流型变换器；在阻感性负载下，三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合调制策略有效地解决了电路的换流问题，电流型三相半桥直接型矩阵变换器能够变频输出交流电压和正弦电流。
[0006]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述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LC型滤波器由第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波电感L3、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3构成；第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波电感L3的一端分别与三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
连接，另一端分别和星型连接的三相电容C1、C2、C3以及三组三相半桥臂结构连接；所述三组三相半桥臂结构包括A组三相半桥臂结构、B组三相半桥臂结构和C组三相半桥臂结构；A组三相半桥臂结构由背靠背连接的单向开关管S
pahA
和S
nalA
、背靠背连接的单向开关管S
pbhA
和S
nblA
、背靠背连接的单向开关管S
pchA
和S
nclA
构成；B组三相半桥臂结构由
背靠背连接的单向开关管S
pahB
和S
nalB
、背靠背连接的单向开关管S
pbhB
和S
nblB
、背靠背连接的单向开关管S
pchB
和S
nclB
构成；C组三相半桥臂结构由背靠背连接的单向开关管S
pahC
和S
nalC
、背靠背连接的单向开关管S
pbhC
和S
nblC
、背靠背连接的单向开关管S
pchC
和S
nclC
构成；单向开关管S
pahA
、S
pahB
、S
pahC
的漏极相连接，单向开关管S
pbhA
、S
pbhB
、S
pbhC
的漏极相连接，单向开关管S
pchA
、S
pchB
、S
pchC
的漏极相连接，形成三个连接点；此三个连接点分别与输入LC型滤波器的输出端相连接；单向开关管S
nalA
、S
nblA
、S
nclA
的漏极相连接，单向开关管S
nalB
、S
nblB
、S
nclB
的漏极相连接，单向开关管S
nalC
、S
nblC
、S
nclC
的漏极相连接，形成三个连接点；此三个连接点分别和三相对称阻感负载中的电感L4、L5、L6的一端相连接；三相对称阻感负载中的电感L4、L5、L6的另一端与三相对称阻感负载中的电阻R1、R2、R3的一端相连接，电阻R1、R2、R3的另一端连接在一起形成星型连接形式。
[0007]本专利技术技术方案的进一步改进在于： 三相SPWM型解结耦方案具体是采用三相正弦波作为调制波，锯齿波作为载波，三相正弦波和锯齿载波比较生成三对互补的结耦信号，当正弦波大于载波时，结耦信号V
pK
（K=A, B,C）=“1”，V
nK
（K=A, B,C）=“0”；当正弦波小于载波时，结耦信号V
pK
（K=A, B,C）=“0”，V
nK
（K=A, B,C）=“1”，即三相SPWM型解结耦方案；首先三相正弦波的频率、初相位是任意的；其次，每对结耦信号V
pK
和V
nK
是高频互补的；最后，在三相正弦波周期中V
pK
和V
nK
按照正弦规律变化，同时在每个锯齿波载波高频周期中V
pK
和V
nK
各自的作用时间并不相同。
[0008]本专利技术技术方案的进一步改进在于：SPWM型解结耦方案生成3对结耦信号，结耦信号V
pA
和V
nA
将A组三相半桥臂结构解耦为两组方向相反的三相单向半桥臂；结耦信号V
pB
和V
nB
将B组三相半桥臂结构解耦为两组方向相反三相单向半桥臂；结耦信号V
pC
和V
nC
将C组三相半桥臂结构解耦为两组方向相反的三相单向半桥臂；当结耦信号V
pK
（K=A, B,C）=“1”，V
nK
（K=A, B,C）=“0”，两组方向相反的三相单向半桥臂中的正向半桥臂工作，当结耦信号V
pK
（K=A, B,C）=“0”，V
nK
（K=A, B,C）=“1”，两组方向相反的三相单向半桥臂中的负向半桥臂工作。
[0009]本专利技术技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法，电流型三相半桥直接型矩阵变换器的电路拓扑包括输入电源、输入滤波器、三组三相半桥臂结构和三相负载，所述输入电源采用三相电源，三相负载为对称阻感性负载且采用星型连接形式，输入滤波器为三相LC型结构，每组三相半桥臂结构由3对双向开关管构成，其特征在于：所述混合控制方法包括三相SPWM型解结耦方案及三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合调制策略；三相SPWM型解结耦方案是采用三相SPWM生成解结耦信号，使其对三相半桥臂结构进行电流型高频解耦控制，从而在任意时刻电流型三相半桥直接型矩阵变换器解耦为两组传统的电流型变换器；采用12扇区划分的电流型单极性SVM控制解耦等效的电流型变换器；在阻感性负载下，三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合调制策略有效地解决了电路的换流问题，电流型三相半桥直接型矩阵变换器能够变频输出交流电压和正弦电流。2.根据权利要求1所述的一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法，其特征在于：所述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LC型滤波器由第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波电感L3、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3构成；第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波电感L3的一端分别与三相电网电压e
a
、e
b
、e
c
连接，另一端分别和星型连接的三相电容C1、C2、C3以及三组三相半桥臂结构连接；所述三组三相半桥臂结构包括A组三相半桥臂结构、B组三相半桥臂结构和C组三相半桥臂结构；A组三相半桥臂结构由背靠背连接的单向开关管S
pahA
和S
nalA
、背靠背连接的单向开关管S
pbhA
和S
nblA
、背靠背连接的单向开关管S
pchA
和S
nclA
构成；B组三相半桥臂结构由背靠背连接的单向开关管S
pahB
和S
nalB
、背靠背连接的单向开关管S
pbhB
和S
nblB
、背靠背连接的单向开关管S
pchB
和S
nclB
构成；C组三相半桥臂结构由背靠背连接的单向开关管S
pahC
和S
nalC
、背靠背连接的单向开关管S
pbhC
和S
nblC
、背靠背连接的单向开关管S
pchC
和S
nclC
构成；单向开关管S
pahA
、S
pahB
、S
pahC
的漏极相连接，单向开关管S
pbhA
、S
pbhB
、S
pbhC
的漏极相连接，单向开关管S
pchA
、S
pchB
、S
pchC
的漏极相连接，形成三个连接点；此三个连接点分别与输入LC型滤波器的输出端相连接；单向开关管S
nalA
、S
nblA
、S
nclA
的漏极相连接，单向开关管S
nalB
、S
nblB
、S
nclB
的漏极相连接，单向开关管S
nalC
、S
nblC
、S
nclC
的漏极相连接，形成三个连接点；此三个连接点分别和三相对称阻感负载中的电感L4、L5、L6的一端相连接；三相对称阻感负载中的电感L4、L5、L6的另一端与三相对称阻感负载中的电阻R1、R2、R3的一端相连接，电阻R1、R2、R3的另一端连接在一起形成星型连接形式。3.根据权利要求1所述的一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法，其特征在于： 三相SPWM型解结耦方案具体是采用三相正弦波作为调制波，锯齿波作为载波，三相正弦波和锯齿载波比较生成三对互补的结耦信号，当正弦波大于载波时，结耦信号V
pK
（K=A, B,C）=“1”，V
nK
（K=A, B,C）=“0”；当正弦波小于载波时，结耦信号V
pK
（K=A, B...

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