[发明专利]一种三相四桥臂高频链矩阵式整流器拓扑及调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换器拓扑及调制领域，尤其是一种三相四桥臂高频链矩阵式整流器电路拓扑及调制方法。

背景技术

整流器是一种把交流电能转换成直流电能的拓扑装置。高频链整流技术与常规整流技术的最大不同在于其利用高频变压器实现能量传递及输入与输出的电器隔离，从而减小了变压器的体积和重量，降低了成本，提高了电能利用率，改善了整流器的工作特性。

高频链矩阵式整流器在矩阵变换器拓扑的基础上加入了高频变压器和后级桥式整流电路，可以实现网侧单位功率因数，恒定的直流电压输出和交流电流正弦化，能量可双向流动，有利于实现系统的高频化、轻量化，并且具有PWM整流器的优点，即解决了采用二极管的不控整流和采用晶闸管的相控整流所造成的电网无功和谐波污染。

目前，电压型三相高频链矩阵式整流器具有可输出正负电压，高功率密度，减小输入电流谐波含量等优点，在电压型三相高频链矩阵式整流器拓扑基础上，引入第四桥臂可构成三相四桥臂高频链矩阵式整流器拓扑。丰富了三相电压型高频链矩阵式整流器的拓扑结构。但当三相输入电源不平衡时，3P3W(three-phase three-wire)系统由于自身电路拓扑无法给输入不平衡电流提供零序电流通路，为了抑制输入电流的畸变度和保证系统功率因数通常需要增加额外控制策略以满足整流器性能要求，因此，选择合适的控制方法，可以使三相四桥臂高频链矩阵式整流器具有比三相三桥臂高频链矩阵式整流器更优良的工作性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种当三相输入电源不平衡时控制灵活且工作性能优良的三相四桥臂高频链矩阵式整流器拓扑及调制方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述整流器拓扑由三相电网电压、采样电阻、输入滤波器、三相四桥臂矩阵变换器、高频变压器T、二极管桥式不控整流电路、输出滤波器C以及负载R连接构成；

三相电网电压e_a的正极与采样电阻R_s1相连；三相电网电压e_b的正极与采样电阻R_s2相连；三相电网电压e_c的正极与采样电阻R_s3相连；采样电阻R_s1与输入滤波器L_a的一端相连；采样电阻R_s2与输入滤波器L_b的一端相连；采样电阻R_s3与输入滤波器L_c的一端相连；输入滤波器L_a的另一端与可控开关管S_nua的集电极、可控开关管S_pda的集电极相连；输入滤波器L_b的另一端与可控开关管S_nub的集电极、可控开关管S_pdb的集电极相连；输入滤波器L_c的另一端与可控开关管S_nuc的集电极、可控开关管S_pdc的集电极相连；三相电网电压e_a、e_b、e_c的负极均与可控开关管S_nud的集电极、可控开关管S_pdd的集电极相连；可控开关管S_nua的发射极与可控开关管S_pua的发射极相连，可控开关管S_pua的集电极与高频变压器T原边的一端相连；可控开关管S_pda的发射极与可控开关管S_nda的发射极相连，可控开关管S_nda的集电极与高频变压器T原边的另一端相连；可控开关管S_nub的发射极与可控开关管S_pub的发射极相连，可控开关管S_pub的集电极与高频变压器T原边的一端相连；可控开关管S_pdb的发射极与可控开关管S_ndb的发射极相连，可控开关管S_ndb的集电极与高频变压器T原边的另一端相连；可控开关管S_nuc的发射极与可控开关管S_puc的发射极相连，可控开关管S_puc的集电极与高频变压器T原边的一端相连；可控开关管S_pdc的发射极与可控开关管S_ndc的发射极相连，可控开关管S_ndc的集电极与高频变压器T原边的另一端相连；可控开关管S_nud的发射极与可控开关管S_pud的发射极相连，可控开关管S_pud的集电极与高频变压器T原边的一端相连；可控开关管S_pdd的发射极与可控开关管S_ndd的发射极相连，可控开关管S_ndd的集电极与高频变压器T原边的另一端相连；高频变压器T副边的一端分别与二极管D₁的阳极和二极管D₂的阴极相连，高频变压器T副边的另一端分别于二极管D₃的阳极和二极管D₄的阴极相连；二极管D₁的阴极与二极管D₃的阴极相连后分别与输出滤波器C的一端和负载R的一端相连，二极管D₂的阳极与二极管D₄的阳极相连后分别与输出滤波器C的另一端和负载R的另一端相连。