[发明专利]三相单级式AC-DC变换器的双周期电流解耦调制方法

说明书

三相单级式AC‑DC变换器的双周期电流解耦调制方法，属于电能变换技术领域，本发明为解决现有三相单级式AC‑DC变换器的调制方法存在的交流侧电流谐波大的问题。本发明通过锁相环获得三相电网电压的相角；根据相角所在的区间，获得相对应的扇区号，计算电压转换比，获得一个控制周期内两个开关周期三相矩阵变换器的桥臂的工作状态；获得一个控制周期内两个开关周期的三相矩阵变换器的高频交流输出电压等于零的时间、桥式变换器的交流输入侧电压等于零的时间、三相矩阵变换器高频交流输出电压上升沿超前于桥式变换器交流输入侧电压上升沿的时间，实现两个开关周期瞬时变压器电流的解耦。本发明用于电能变换。

技术领域

本发明涉及一种三相单级式AC-DC变换器的双周期电流解耦调制方法，属于电能变换技术领域。

背景技术

交流并网型大功率AC-DC功率变换系统，如蓄电池或超级电容并网储能系统以及电动车快速充放电系统，在现代电能变换系统获得了越来越广泛的应用。从实现的结构分，主要分为AC-DC变换器结合DC-DC变换器的两级结构和单级式AC-DC直接变换结构。与两级结构相比，单级式AC-DC变换结构无需中间直流变换环节，省去了大容值电解电容，可以大幅降低系统体积，提高系统寿命，具有广阔的发展前景。

对于三相单级式AC-DC变换器而言，需要对其矩阵变换器和桥式变换器进行协调控制来实现传输功率的调节和交流网侧电流的正弦波形控制。在现有的调制策略方面，有正弦波脉宽调制策略结合移相调制、空间矢量调制结合移相调制、以及电压空间矢量移相调制等方案。前两种调制策略仍然以应用于非隔离电流型变换器的传统调制策略为基础，认为具有一个恒定的直流电流，在此基础上通过对交流侧矩阵变换器采用标准正弦波脉宽调制策略或电流空间矢量调制进行控制，同时控制DC侧变换器输出电压相对于AC侧输出电压的移相角，对传输功率的方向和大小进行调节。传统方法中的各个电流矢量的作用时间的计算公式直接用于计算矩阵变换器中各个开关器件的开关时间。由于三相单级式AC-DC变换器中不具有恒流源特性，造成实际获得的网侧电流与期望值之间存在较大误差，造成网侧电流产生较大低次谐波。电压空间矢量移相调制策略根据一个控制周期内的变压器原边电流的平均值与期望的两个有效电流矢量及外移相角的关系来统一计算各个电流矢量的作用时间和外移相角。在理论上，这种方案能够实现交流侧电流的无静差跟踪进而消除低次谐波。然而由三相单级式AC-DC变换器的工作原理可知，在一个控制周期的平均电流不仅由各个矢量的作用时间决定，还由瞬时电流的初始值决定，由于现有方案没有考虑各个控制周期瞬时电流的终值，导致紧接着的控制周期的瞬时电流的初始值无法确定，造成平均电流产生误差，进而导致交流网侧电流仍然存在低次谐波，降低了三相单级式AC-DC变换器的实际性能。

发明内容

本发明目的是为了解决现有三相单级式AC-DC变换器的调制方法存在的交流侧电流谐波大的问题，提供了一种三相单级式AC-DC变换器的双周期电流解耦调制方法。

本发明所述三相单级式AC-DC变换器的双周期电流解耦调制方法，三相单级式AC-DC变换器包括级联的交流侧的三相LC滤波器、三相矩阵变换器、隔离变压器和桥式变换器；

双周期电流解耦调制方法的具体过程为：

S1、通过锁相环获得三相电网电压的相角；

S2、根据相角所在的区间，获得相对应的扇区号，计算电压转换比，获得一个控制周期内两个开关周期三相矩阵变换器的桥臂的工作状态；

S3、获得一个控制周期内两个开关周期的三相矩阵变换器的高频交流输出电压等于零的时间、桥式变换器的交流输入侧电压等于零的时间、三相矩阵变换器高频交流输出电压上升沿超前于桥式变换器交流输入侧电压上升沿的时间，实现两个开关周期瞬时变压器电流的解耦。

优选的，S1所述通过锁相环获得三相电网电压的相角的具体过程为：