[发明专利]基于负序调节器的矩阵变换器网侧低频谐波抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于负序调节器的矩阵变换器网侧低频谐波抑制方法，涉及矩阵变换器控制技术领域，包括获取输入电源网侧电压并坐标变换后获得θ_p和θ_n；获取网侧电流并坐标变换后获得正序、负序d轴、q轴电流分量；之后计算获得正序、负序d轴、q轴电流分量参考值；通过正序、负序PI调节器获得输入端正序、负序d轴、q轴电流分量控制值；之后进行坐标变换后获得输入端正序、负序α轴、β轴电流分量控制值；之后分别输入到第一、第二加法器获得输入端α轴、β轴电流分量控制值；然后据此进行占空比计算获得开关信号以控制三相‑两相矩阵变换器中各开关管的工作状态。本发明抑制了常规调制方法下网侧低频谐波电流，提高了系统输入侧性能。

技术领域

本发明涉及矩阵变换器控制技术领域，具体涉及一种基于负序调节器的矩阵变换器网侧低频谐波抑制方法。

背景技术

三相-两相矩阵变换器(3-2MC)是传统M相×N相矩阵变换器的一种特殊形式，与背靠背拓扑的变换器不同，由于没有中间环节大容量储能电容，输入输出之间相互耦合，若独立调节两相输出电压或电流，网侧电流中将含有低次谐波分量，且谐波的含量与两相输出电压或电流不对称度成正比。

假设网侧电压e_abc为理想的三相对称分布电压，其表达式如式(1)所示：

式中E_i表示网侧电压的幅值。假设输出两相为正交的交流电压，则输出侧两相电压u₁和u₂的表达式分别为：

式中，U₁和U₂分别为两相独立负载输出电压幅值，ω_o为输出电压角频率；定义输出不对称度为ε＝U₂/U₁，且U₁≥U₂。忽略输出电压与输出电流之间的相位差，则由上式可得输出两相的总功率表达式为：

式中，I₁、I₂分别为输出两相电流的幅值，为输出功率P_o中的直流分量，为输出功率P_o中的交流分量。

由式(3)可知，当独立调节两相输出时，忽略系统损耗，根据输入输出瞬时功率平衡原则，则网侧电流中除了基波之外，必然含有低频谐波分量。忽略网侧电流中的高频谐波量，假设三相网侧电流i_abc表达式为：

式中，I_i2、I_i3分别为网侧电流中频率为ω_i2、ω_i3低频谐波量的幅值，假设两个低频谐波电流的幅值满足：I_i2＝I_i3。

由式(1)和式(4)可得输入功率P_i表达式为：

根据输入输出功率平衡原则，即可得到如下关系式：

若输入与输出频率均为ω_i，此时ω_i2＝3ω_i，ω_i3＝ω_i，即网侧电流中包含了频率为三倍输入频率的低频谐波，由于该频率较开关频率(f_s＝10kHz)要小很多，因此较难用滤波器滤除。

当输入与输出同频率时，根据式(4)和式(6)，可以进一步得到网侧电流的表达式：

由上式可得在独立调节两相输出电压条件下，网侧电流中低频谐波含量近似理论计算表达式为：