[发明专利]三相高频链矩阵变换器解结耦矢量调制方法

说明书

利用Clark变换，将三相交流电转化为α‑β静止坐标系下的两相电压；引入三值逻辑开关函数VT_k，根据三值逻辑开关函数VT_k的约束条件，得到矩阵变换器关于开关管导通的8种组合方式，对应α‑β静止坐标系中的8个电压空间矢量，其中，U₁‑U₆为有效矢量，U₇、U₈为零矢量；按照30°扇区划分原则，将α‑β静止坐标系划分为12个扇区，通过各个扇区选取不同的有效矢量和零矢量组合来合成空间矢量调制信号；利用极性选择信号将三相‑单相矩阵整流器双向开关解耦为正组整流器和负组整流器；按照高频变压器二次侧输出电压极性，将单相‑三相矩阵逆变器解耦为正组逆变器和负组逆变器；空间矢量调制信号与极性选择信号进行逻辑组合，获取优化后的功率管驱动信号。

技术领域

本发明涉及高频链矩阵变换器技术领域，更具体的说是涉及三相高频链矩阵变换器解结耦矢量调制方法。

背景技术

目前，相高频链矩阵变换器是在双级矩阵变换器的基础上发展而来的新型功率变换器。有如下优势，比如无直流储能环节，结构紧凑；输出电压调节范围宽；输入电压利用率高，能量双向流动等特点。高频链矩阵变换器近年来成为电力电子变换器的研究热点，是一种具有发展潜力的交—交直接功率变换器。

但是，由于三相高频链矩阵变换器的调制策略直接影响矩阵变换器的换流过程，是制约着其发展和应用的重要因素。目前矩阵变换器调制策略主要分为移相调制策略、空间矢量法和解结耦调制方法。2013年第28期Transactions on Power Electronics中Step-up AC Voltage Regulators with High-Frequency Link一文提出了一种具有高频链的升压交流电路拓扑，采用移相控制策略，抑制了高频变压器漏感引起的电压尖峰，但电压利用率较低。2016年第36期《中国电机工程学报》中《直接变换式三相–单相矩阵变换器的电流型解结耦矢量调制策略》一文以直接变换式三相—单相矩阵变换器为研究对象，提出了一种解结耦矢量调制策略，实现了不同频率交流脉冲输出和正负直流输出。2018年第33期《电工技术学报》中《单相高频链逆变器的解结耦单极性移相调制及其死区优化》一文针对单相高频链逆变器拓扑结构提出一种解结耦移相调制策略，能够无需借助辅助电路与功率管的重叠换流技术实现功率管的零电压开关自然换流。

上述调制策略针对单相高频链矩阵变换器进行了分析，但没有针对三相高频链矩阵变换器的两级调制进行分析，同时由于高频变压器的存在，使得换流难度进一步增加，且会引起电压尖峰。

因此，如何实现三相高频链矩阵变换器的两级调制，同时能够保证输出电压和电流具有较低的谐波畸变率，进而获得频率可调的稳定输出电压是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种三相高频链矩阵变换器解结耦矢量调制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种三相高频链矩阵变换器拓扑结构，包括：输入滤波器，三相-单相矩阵整流器，高频变压器，单相-三相矩阵逆变器，输出滤波器，负载；

所述输入滤波器由电感L11，电感L12，电感L13，电容C11，电容C12，电容C13组成；

所述输入滤波器由电感L21，电感L22，电感L23，电容C21，电容C22，电容C23组成；

所述三相-单相矩阵整流器由可控开关管ap1，可控开关管ap2，可控开关管bp1，可控开关管bp2，可控开关管cp1，可控开关管cp2，可控开关管an1，可控开关管an2，可控开关管bn1，可控开关管bn2，可控开关管cn1，可控开关管cn2组成；