[发明专利]高频链矩阵式逆变器自适应换流一体化调控方法及逻辑

说明书

技术领域

本发明涉及功率变换器调制控制方法，特别涉及高频链矩阵式变换器双向开关自适应安全换流一体化调控方法，属于电力电子功率变换器调制及控制领域。 

背景技术

逆变器是一种把直流电能装换成交流电能的拓扑装置。高频链逆变器采用高频变压器替代工频变压器克服了传统变压器的隔离应用的缺点。 

高频链矩阵式逆变器的变换过程有DC/HFAC/LFAC三种功率特征，其中，HFAC：高频交流，LFAC：低频交流。可知此类逆变器中出现了DC/AC即直流/交流逆变环节，该环节位于变压器原边，又可知也出现了AC/AC即交流/交流变换环节，该环节也常称为周波变换器或矩阵变换器环节位于变压器副边。矩阵变换器与传统变换器相比，没有中间储能环节，采用双向开关，可以实现能量的双向流动，结构紧凑、体积小、效率高，且输出电压幅值和频率可以独立控制。 

针对高频链矩阵式逆变器为了获得正弦输出公知的调制控制方法中，通常采用脉冲密度调制PDM、谐波选择消除控制及空间矢量调制等策略，实施这些方法时常需要专门的换流用电流检测电路，以及为使实际系统中由于存在高频变压器且其漏感的存在不可避免及忽略时，矩阵式变换器实现安全换流还需要配备额外的吸收电路、钳位电路及应用多步换流策略等，从而使逆变器的调制和控制更为复杂使得整机效率的提升受限，导致了系统可靠性降低以致影响了该类变换器的广泛推广使用。 

发明内容

本发明的目的在于解决公知的高频链矩阵式变换器的调制及控制方法实现复杂，不能简单有效解决双向开关安全换流问题，且有为了安全运行需要辅助的换流用检测、钳位及吸收电路的缺点，提出能够简单而可靠地实现高频链矩阵式变换器自适应安全换流的一体化调控方法。 

本发明所采用的技术方案实施中包括PWM信息发生环节(1)、自适应安全换流一体化逻辑处理电路(2)及被控对象高频链矩阵式逆变器(3)三部分。 

自适应安全换流一体化调控方法是，根据公知的适于经典逆变器的传统PWM控制信号中零矢量的分布及其变化规律，通过一体化逻辑变换和处理后，可把零矢量的作用时间和高频链矩阵式变换器前级的死区时间及后级矩阵式变换器零矢量状态相对应，当后级矩阵变换器按照一体化逻辑电路提供的驱动信号以传统电压型变换器性质或者以传统电流型变换器性质工作且进入零矢量状态时，前级逆变器工作在死区状态无高频交流电压输出，同时，在此死区期间矩阵式变换器开关全部开通，从而在没有增加辅助电路和复杂算法的情况下实现整个装置的安全换流。 

自适应安全换流一体化调控方法所涉及的核心逻辑处理是关于后级矩阵式变换器的驱动信号的合成逻辑变换，根据具体控制实施方案不同，一体化变换流程中为后级矩阵变换器器件提供驱动信号的逻辑合成电路也分别为或门或者与门，如此可分别对应使后级矩阵变换器可以按照传统电压型变换器性质或者以传统电流型变换器性质工作，而用于两类逻辑门输入信号的生成逻辑电路以及前级变换器的驱动信号的逻辑获得电路则不分是要求矩阵变换器按照传统电压型变换器性质或者以传统电流型变换器性质工作而具有相同的逻辑电路构成。 

本发明的有益效果是：通过对高频链矩阵式变换器实施自适应安全换流一体化调控方法，既可以消除变压器漏感和负载电感因没有续流通路而引起的换流问题，也可以在不增加辅助电路和复杂算法的情况下实现整个装置的安全换流，又可以采用不同控制方案，使后级矩阵变换器可以按照传统电压型变换器性质或者以传统电流型变换器性质工作，逆变器的调制和 控制简单，既可模拟化也可数字化实现，实施方法灵活过程简便，可有效提升整机效率和系统可靠性，有助于变换器的广泛推广，尤其适于新能源和电机控制等领域使用。 

附图说明

图1为本发明所提及的高频链矩阵式逆变器举例。 

图2为本发明的自适应一体化调控方法系统原理框图。 

图3为本发明自适应一体化逻辑处理关于前级逆变器驱动信号的生成及为后级驱动信号合成环节提供所需输入信号的逻辑电路举例。 

图4为获得前级驱动及选通控制信号u_p05和u_n05的其它逻辑电路举例。 

图5为获取零矢量的其它逻辑电路举例。 

图6为有载波参与的获取带死区的前级逆变器驱动及u_p05和u_n05的其它逻辑电路举例。