[发明专利]单相高频链矩阵式整流器的新型单极性倍频SPWM调制方法

说明书

一种单相高频链矩阵式整流器的新型单极性倍频SPWM调制方法，单相高频链矩阵式整流器拓扑由交流输入电压U_s、LC输入滤波器、矩阵变换器、高频变压器、后级不控二极管、L型滤波器、负载R_dc依次连接构成。所述调制方法是两个正负正弦调制波与同一个三角载波信号进行比较，调制生成四个SPWM波，再进行结耦，即与高频方波信号Vp和Vn进行“与”逻辑合成后得到八路驱动波，再进行“或”逻辑合成得到四路S_ah、S_al、S_bh、S_bl驱动波，即S_nal和S_pah共用一个驱动信号S_ah，S_nah和S_pal共用一个驱动信号S_al，S_nbl和S_pbh共用一个驱动信号S_bh，S_nbh和S_pbl共用一个驱动信号S_bl。本方法可解决因变压器漏感的存在导致的原边电流ip没有流通路径而产生原边电压尖峰的问题。并且有较少开关损耗和较好的输出电压波形质量。

技术领域

本发明涉及电力电子矩阵变换器调制及控制领域，特别是针对于单相电流型高频链矩阵式整流器的调制方法。

背景技术

矩阵整流器是由AC-AC矩阵式变换器演化而来，相比较传统整流器和双向整流器，它具有输入电流为标准正弦，输入侧可实现单位功率因数，不需要大容量储能元件，只需要在输入输出侧加上滤除高次谐波的小容量滤波器即可，体积小，重量轻等优点。高频链整流器采用高频变压器替代工频变压器克服了传统变压器体积大、噪声大、成本高等缺点。高频链矩阵式变换器吸取了高频链和矩阵式变换器所具有的优点，是两者的融合体。矩阵整流器与传统整流器相比，没有中间储能环节，结构紧凑、体积小、效率高，采用双向开关，可以实现能量的双向流动，且输出电压幅值和频率可以独立控制。

由于高频变压器漏感的存在，高频链矩阵式变换器换流时，在变压器副边矩阵变换器的开关管上会引起较大的电压过冲，因此矩阵变换器的安全换流一直是制约高频链变换器实现大范围推广的技术难点。常见的换流策略有四步换流策略、基于变换器输入侧线电压极性的两步换流策略，以及基于变换器输入侧线电压极性和负载电流方向的一步换流策略。

然而，上述策略虽然能够实现安全换流，但造成矩阵变换器的调制和控制较为复杂，并且换流不自然、开关损耗大、输出电压波形质量较差。

发明内容

本发明目的在于提供一种控制简单、自然换流、开关损耗小、有较好的输出电压波形质量的单极倍频SPWM电流型解结耦调制方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明中涉及的单相高频链矩阵式变换器是由交流输入电压U_s、LC输入滤波器、矩阵变换器、高频变压器T、后级不控二极管整流桥、L型滤波器、电阻R_dc依次连接构成；其中，LC输入滤波器由电感L_f、电阻R_s和电容C_f组成；矩阵式变换器由可控开关管S_pah、可控开关管S_pal、可控开关管S_pbh、可控开关管S_pbl、可控开关管S_nah、可控开关管S_nal、可控开关管S_nbh、可控开关管S_nbl组成；后级不控二极管整流桥由二极管D₁、二极管D₂、二极管D₃、二极管D₄组成；L型滤波器为电感L_dc；