[发明专利]一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器及其调制方法

权利要求书

1.一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器的调制方法，其特征在于：通过SVM调制方法获得6路基础调制信号，通过三组正弦信号和0比较获得3对电压极性选择信号，将6路基础调制信号和电压极性选择信号进行组合逻辑运算，得到双向开关管的驱动信号；

使用一种9双向开关型AC-AC矩阵式变换器，其电路拓扑包括输入电源、输入滤波器、双向开关组、三相负载，所述输入电源采用三相电源，负载采用星型三相负载的连接形式，输入滤波器为三相L型结构，双向开关组为矩阵式开关组，矩阵式开关组由9对双向开关管组成；

输入电源为三相电网电压u_a、u_b、u_c，三相电网电压u_a、u_b、u_c采用星型连接形式；输入滤波器由L_a、L_b和L_c构成；三相电网电压u_a、u_b、u_c分别和L_a、L_b和L_c的一端连接；

矩阵式开关组由背靠背连接的S_Ap.a和S_An.a、背靠背连接的S_Ap.b和S_An.b、背靠背连接的S_Ap.c和S_An.c、背靠背连接的S_Bp.a和S_Bn.a、背靠背连接的S_Bp.b和S_Bn.b、背靠背连接的S_Bp.c和S_Bn.c、背靠背连接的S_Cp.a和S_Cn.a、背靠背连接的S_Cp.b和S_Cn.b、背靠背连接的S_Cp.c和S_Cn.c这9对双向开关管构成；

电感L_a的输出端与开关管S_An.a、S_An.b和S_An.c的漏极连接；电感L_b的输出端与开关管S_Bn.a、S_Bn.b和S_Bn.c的漏极连接，电感L_c的输出端与开关管S_Cn.a、S_Cn.b和S_Cn.c的漏极相连接；

三相负载电阻包括R₁、R₂和R₃，R₁、R₂和R₃采用星型连接形式；

开关管S_Ap.a、S_Bp.a和S_Cp.a的漏极相连接并与负载R₁一端连接，开关管S_Ap.b、S_Bp.b和S_Cp.b的漏极相连接并与负载R₂一端相连接，开关管S_Ap.c、S_Bp.c和S_Cp.c的漏极相连接并与负载R₃一端相连接，负载R₁、R₂和R₃的另一端相互连接；

其步骤包括：

步骤1，通过SVM调制方法获得的SVM1～SVM6的6路开关管驱动信号，将此6路信号作为基础调制信号；参考输入三相电压相邻的两个自然换相点将输入三相电压空间划分为6个S型电压区域；在两相静止坐标系中，通过8个空间基本电压矢量将电压空间划分为6扇区；将每个扇区中的电压矢量由该扇区两个基本有效矢量和零矢量合成；6扇区电压型SVM调制通过扇区划分、扇区判断、矢量作用时间计算、矢量合成顺序选择最终得到6路SVM信号，取其中驱动每一相桥臂上桥臂的3路SVM信号，记为SVM⁺，每一相下桥臂的3路SVM信号，记为SVM^-；步骤2，将彼此有120°相位差的三路正弦信号分别与0做比较，得到有120°相位差的占空比为0.5的3对极性选择信号H、L；将彼此有120°相位差的三路正弦信号分别与0做比较，当正弦信号大于0时，正极性选择信号H为逻辑“1”，负极性选择信号L为逻辑“0”；当正弦信号小于0时，正极性选择信号H为逻辑“0”，负极性选择信号为逻辑“1”；得到彼此有120°相位差的占空比为0.5的3对极性选择信号H、L；得到彼此有120°相位差的占空比为0.5的3对极性选择信号H、L与步骤1中得到6路SVM信号组合逻辑运算，SVM⁺分别和三个正极性选择信号H进行“或”组合逻辑运算得到9路驱动信号，包括S_Ap.a、S_Bp.a、S_Cp.a、S_Ap.b、S_Bp.b、S_Cp.b、S_Ap.c、S_Bp.c、S_Cp.c，SVM^-分别和三个负极性选择信号L进行“或”组合逻辑运算得到9路SVM^-驱动信号，包括S_An.a、S_Bn.a、S_Cn.a、S_An.b、S_Bn.b、S_Cn.b、S_An.c、S_Bn.c、S_Cn.c；步骤3，将基础调制信号SVM1～SVM6和极性选择信号H、L进行组合逻辑运算，最终获得9个双向开关管包括18个单向开关管的驱动信号；

通过极性选择逻辑运算，将双向开关管逻辑分解为单向可控的开关管，矩阵式开关组的三组中每一组逻辑分解为输出正电压、输出负电压两组普通三相半桥电路；逻辑分解矩阵式开关组，得到由S_Ap.a、S_Ap.b、S_Ap.c构成的A组正组三相半桥；得到由S_Bp.a、S_Bp.b、S_Bp.c构成的B组正组三相半桥；得到由S_Cp.a、S_Cp.b、S_Cp.c构成的C组正组三相半桥；得到由S_An.a、S_An.b、S_An.c构成的A组负组三相半桥；得到由S_Bn.a、S_Bn.b、S_Bn.c构成的B组负组三相半桥；得到由S_Cn.a、S_Cn.b、S_Cn.c构成的C组负组三相半桥；每一组均含有输入电源为三相电网电压u_a、u_b、u_c，输入三相L型滤波器为L_a、L_b、L_c以及三相星型负载R₁、R₂、R₃；

所述9双向开关型AC-AC矩阵式变换器的各组的正组三相半桥电路工作时，3对互补信号中的正极性选择信号H为高电平，负极性选择信号L为低电平；9双向开关型AC-AC矩阵式变换器各组的负组三相半桥电路工作时，正组三相半桥的开关管全部开通，3对互补信号中的正极性选择信号H为低电平，负极性选择信号L为高电平。