[发明专利]一种三相-两相矩阵变换器的控制方法

说明书

一种三相‑两相矩阵变换器的控制方法，该三相‑两相矩阵变换器包括：四组双向开关组；补偿电感和控制器。控制方法包括：获取所述三相‑两相矩阵变换器的虚拟逆变电路的各扇区内的有效矢量占空比；获取所述三相‑两相矩阵变换器的虚拟整流电路的各扇区内的有效矢量占空比；根据所述虚拟逆变电路的各扇区内的有效矢量占空比和所述虚拟整流电路的各扇区内的有效矢量占空比，获取所述三相‑两相矩阵变换器在一个开关周期内的有效矢量和零矢量占空比。该方法通过合理设置输出端调制函数系数与补偿端调制函数系数之间的相对关系，可以抑制由于输出两相不对称产生的脉动功率通过双向开关耦合到输入侧，减小了其对输入电流质量的影响。

技术领域

本发明涉及交流电变换装置技术领域，具体涉及一种三相-两相矩阵变换器的控制方法。

背景技术

如图1为常规的带独立中线的三端输出的三相-两相矩阵变换器，其输入三相对称电压e_abc表达式为：

上式中，E_i为输入三相电压的幅值。

假设两相输出电压正交，则输出侧两相电压表达式为：

式中，U₁、U₂分别为输出两相基波电压的幅值，定义输出不对称度为ε＝U₂/U₁，且U₁≥U₂；ω_o为输出角频率。

为简化推导过程，忽略输出侧阻感负载引起的电流与电压之间相位差δ，则输出两相的总功率P₁+P₂为：

式中，I₁、I₂为输出侧两相基波电流的幅值。

由式3可知，当输出为两相不对称时，若拓扑中没有补偿单元来吸收输出不对称产生的脉动功率量，忽略系统损耗，根据输入输出瞬时功率守恒原则，由上式的输出功率表达式可知，输入电流中除了基波之外，必然含有与输出频率有关的低频谐波分量。忽略输入电流中的高频谐波量，假设三相输入电流i_abc表达式为：

式中，I_i2、I_i3分别为输入电流中频率为ω_i2、ω_i3谐波量的幅值，同时假设谐波电流的幅值满足：I_i2＝I_i3。

由式(1)、式(4)可得输入功率表达式为：

根据输入输出瞬时功率守恒原则，即P_i＝P₁+P₂，可得到如下关系式：

由上式可知，输入电流低频谐波的频率ω_i2、ω_i3是与输入频率ω_i与输出设定频率ω_o均有关的量，且该频率较开关频率(开关频率取值f_s＝10kHz)要小很多，因此较难用输入LC滤波器滤除。

由式(6)可进一步推导得频率为ω_i2、ω_i3的谐波电流含量η₁、η₂及输入电流总谐波畸变率(THD)近似理论计算表达式为：