[发明专利]一种单电流采样式三相功率变换电路

说明书

本发明属于三相功率变换电路技术领域，具体涉及一种单电流采样式三相功率变换电路，功率部分为三相有源功率变换电路，包括直流母线滤波电容C，功率器件S₁‑S₆，续流二极管D₁‑D₆，直流母线及其电压u_DC，以及负载，仅需一个电流传感器，结构简单、成本低，在所有扇区内，都可以准确采集PWM周期零时刻的A相电流值，能保证A相电流采样无误差；对于B相或C相的电流采样，由于在II扇区的所有有效矢量作用时间内都可采集‑i_C，而在V扇区的所有有效矢量作用时间内都可采集‑i_B，所以在大多数扇区，B相或C相的电流采样时刻都接近PWM周期零时刻，相较于常规母线单电流采样，采样结果更准确。

技术领域：

本发明属于三相功率变换电路技术领域，具体涉及一种单电流采样式三相功率变换电路，能够实现有功以及无功功率的可控变换和调节。

背景技术：

三相功率变换器一般用于电机驱动、新能源发电、静止无功补偿等领域，能够实现有功以及无功功率的可控变换和调节。使用过程中，为了实现功率变换系统的闭环控制，通常需要通过两个或三个电流传感器采集三相电流。电流传感器安装在图1所示的三相输出侧或图2所示的三相下桥臂，其中，S₁-S₆为功率开关器件，可为IGBT、MOSFET等；D₁-D₆为续流二极管；负载可为电机、电网等；u_DC为直流母线电压；i_A、i_B和i_C为三相输出电流；矩形方框代表电流传感器，常见的电流传感器类型有霍尔器件、采样电阻等。

随着三相功率变换器的日益普及，成本和可靠性已成为相应产品的重要考量因素。基于此，在电流采样方面，如何采用一个电流传感器实现三相电流采样，即单电流采样，成为当下功率变换器拓扑及其控制策略的热点问题。

当前最为常用的单电流采样方案是将电流传感器安装在高压母线侧，具体位置是在母线电容与三相桥臂之间，如图3所示，其中，i_DC为母线电流。其实现三相电流采样的具体方法是在各相PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号之间的间隔时间内，利用此时母线电流等于某相电流的关系，分别采集两次母线电流，之后重构得到三相电流，如图4所示的一个PWM周期采用SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉冲宽度调制)，t₁和t₂分别为有效电压矢量在半个PWM周期内作用时间的标幺值(以PWM周期的一半为基值)，t₀为零电压矢量的标幺值，S_x为三相上桥臂中最早动作的桥臂使能信号，S_y次之，S_z再次之，x、y、z可为A、B、C的任意组合，此时i_DC1＝ix，i_DC2＝-iz，则i_y＝-i_DC1+i_DC2。