[发明专利]一种含有源阻尼滤波单元的矩阵变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种含有源阻尼滤波单元的矩阵变换器，其特征在于：包括输入电源、LC输入滤波单元、开关矩阵和微处理单元，所述输入电源提供的电流依次通LC输入滤波单元和开关矩阵输入到负载中，其中，所述微处理单元通过控制LC滤波单元的谐振阻尼，进而对LC滤波单元输入电流波形进行控制，以获得设定的输出电压，根据设定的输出电压分配开关矩阵中各开关管的脉冲，控制开关矩阵中各开关管的工作状态。

2.根据权利要求1所述含有源阻尼滤波单元的矩阵变换器，其特征在于：所述微处理单元内包括锁相环、坐标变换单元、虚拟电阻函数单元、d轴电流调节器、q轴电流调节器、输出电压调节器以及占空比计算和开关组合控制单元；其中，将输出电压幅值基准与检测到的输出电压实际值送入所述输出电压调节器中，所述输出电压调节器的输出作为电源电流d轴分量的给定值，与检测到的电源电流d轴分量实际值送入所述d轴电流调节器；LC输入滤波单元输入电流q轴分量给定值与LC输入滤波单元输入电流q轴分量实际值输入到所述q轴电流调节器中，将电源电压与电源电流输入到所述虚拟电阻函数单元中，所述虚拟电阻函数单元的输出与d、q轴电流调节器的输出一起输入至加法器中，所述加法器的输出经坐标变换单元生成矩阵变换器的输入电流α、β轴分量，然后将输入电流α、β轴分量送入占空比计算和开关组合控制单元，同时输出电压的频率和相位也送入所述占空比计算和开关组合控制单元，计算出所需要的开关信号，其中，所述锁相环用于计算输入电源的电角度。

3.权利要求1～2中任意一项所述的含有源阻尼滤波单元的矩阵变换器的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采样矩阵变换器输出电压值，将采样值与矩阵变换器输出电压给定值输入到输出电压调节器中进行比较，再经比例积分控制器得到滤波器输入电流d轴分量的给定值同时令滤波器输入电流的q轴给定值为

步骤2：采样输入电源的电流、电压；输入电源的电压值经锁相环计算后得到输入电源的电压的电角度ωt，通过坐标变换单元把三相静止坐标系下的输入电源的电流与电压变换为两相旋转坐标系下的输入电源的电流I_Sd,I_Sq与电压U_Sd,U_Sq，其中坐标变换根据公式：

ISqUSqISdUSd=23-sin(ωt)-sin(ωt-23π)-sin(ωt+23π)cos(ωt)cos(ωt-23π)cos(ωt+23π)ISaUSaISbUSbIScUSc]]>计算获得；其中，I_Sa,I_Sb,I_Sc分别为输入电源a，b，c三相的电流值，U_Sa,U_Sb,U_Sc分别为输入电源a，b，c三相的相电压值；

步骤3：输入电源的电流给定值和实际值的d、q轴分量分别输入d轴电流调节器与q轴电流调节器，电流调节器的输出为矩阵变换器输入电流原始参考值

步骤4：通过虚拟电阻函数对进行补偿，其中，虚拟电阻函数为：

Ird(k)Irq(k)=1rfKMC-LrfKMCTsLrfKMCTs1rfKMC-LrfKMCTsLrfKMCTsuSd(k)uSq(k)ISd(k)ISq(k)ISd(k-1)ISq(k-1)]]>

式中，I_rd(k),I_rq(k),u_Sd(k),u_Sq(k),I_Sd(k),I_Sq(k)分别为补偿量、电源电压、电源电流在第k拍时的d、q轴分量；I_Sd(k-1),I_Sq(k-1)为电源电流在第k-1拍时的d、q轴分量；L为LC滤波单元的电感值；T_s为矩阵变换器的PWM调制周期；r_f为虚拟电阻的值；K_MC为矩阵变换器的增益；

步骤5：经坐标变换单元，根据公式

IMα*IMβ*=cos(ωt)-sin(ωt)sin(ωt)cos(ωt)IMd*IrdIMq*Irq]]>

获得补偿后矩阵变换器输入电流参考值的两相静止坐标系α、β轴分量和

步骤6：根据补偿后矩阵变换器输入电流参考值的α、β轴分量和与输出电压相角计算各输入、输出矢量的作用时间，分配各开关管的脉冲，最后经隔离驱动单元使系统工作。