[发明专利]一种减小矩阵变换器窄脉冲现象的空间矢量调制方法

说明书

技术领域

本发明属于交流电能变换装置技术领域，具体涉及空间矢量调制的三相矩阵变换器的控制方法，以避免或减小由于PWM窄脉冲现象造成的输出波形畸变。

背景技术

三相矩阵变换器1由9个双向功率开关2按3×3开关矩阵形式构成，如图1所示。其中S_i，j(i＝A，B，C；j＝a，b，c)表示一个双向功率开关2，每个双向功率开关由两个具有反并联二极管的绝缘栅极双极晶体管(IGBT)采用“共发射极”结构构成。矩阵变换器的输入侧为三相电网电压3，分别用u_a，u_b，u_c表示，在矩阵变换器与电网间接有输入滤波器4。矩阵变换器的输出侧分别用A，B，C表示，通常接交流电机或感性负载设备5。通过对9个双向功率开关通断控制，可以实现幅值和频率均可变化的输出电压。

9个双向功率开关共有27种开关状态，通常用3个一组的字母表示。如：abb，表示矩阵变换器的第一输出相A通过双向开关S_Aa与输入相a相连接，第二输出相B通过双向开关S_Bb与输入相b相连接，第三输出相C通过双向开关S_Cb与输入相b相连接。27个开关状态对应产生24个有效空间矢量和3个零矢量。根据空间矢量的基本调制原理，在每个调制周期中共有5个开关状态，分别产生4个有效空间矢量和1个零矢量。

根据输入电流的空间矢量和期望输出电压的空间矢量，由矩阵变换器直接空间矢量或间接空间矢量调制策略，可以确定每个调制周期中的5个开关状态以及对应的占空比d_αm，d_αn，d_βn，d_βm，d₀(或者持续时间T_αm，T_αn，T_βn，T_βm，T₀)。然后，按照5个开关状态的调制顺序以及开关状态持续时间，控制9个双向功率开关的导通和关断，可以实现对矩阵变换器的控制。通常，5个开关状态的调制顺序按照开关切换次数最少来安排。

当矩阵变换器的5个开关状态切换时，即输出相从一个输入相切换到另一输入相时，必须采用换流策略，严格地按照换流步骤关断和开通相应的功率开关，以保证在换流过程中输入相不短路以及输出相不开路。换流所需时间(换流时间)T_h取决于所采用的换流步骤以及功率开关器件的开通和关断时间。当根据空间矢量调制策略计算得到的某个双向功率开关状态的持续时间小于换流时间T_h时，该双向功率开关形成PWM窄脉冲，如果对窄脉冲不予处理，就会造成换流逻辑混乱。