[发明专利]双Trans-准Z源网络三电平间接矩阵变换器的载波PWM调制方法

权利要求书

1.一种双Trans-准Z源网络三电平间接矩阵变换器的载波PWM调制方法，所述的双Trans-准Z源网络三电平间接矩阵变换器包括整流级、双Trans-准Z源网络和逆变级；整流级是由六组双向功率开关S′_ap、S′_an、S′_bp、S′_bn、S′_cp、S′_cn构成的三相桥式整流电路，双Trans-准Z源网络是由两个输入电感L₁₁、L₁₂、四个耦合电感L₁₂、L₁₃、L₂₂、L₂₃、四个电容C₁₁、C₁₂、C₂₁、C₂₂、两个二极管VD₁、VD₂构成的电路；输入电感L₁₁的一端、电容C₁₂的负极与二极管VD₁的阳极相连，二极管VD₁的阴极与耦合电感L₁₃的同名端相连，耦合电感L₁₃的非同名端、电容C₁₁的正极与耦合电感L₁₂的同名端相连，电容C₁₂的正极与耦合电感L₁₂的非同名端相连，输入电感L₂₁的一端、电容C₂₂的正极与二极管VD₂的阴极相连，二极管VD₂的阳极与耦合电感L₂₃的同名端相连，耦合电感L₂₃的非同名端、电容C₂₁的负极与耦合电感L₂₂的同名端相连，电容C₂₂的负极与耦合电感L₂₂的非同名端相连，电容C₁₁的负极与电容C₂₁的正极相连，并将此连接点定义为O点；以输入电感L₁₂、L₂₁的另一端构成双Trans-准Z源网络的输入端口，连接整流级的输出端口，以电容C₁₂的正极和电容C₂₂的负极构成双Trans-准Z源的输出端口；逆变级是由十组功率开关S_P1、S_P2、S_N1、S_N2、S_AP、S_AN、S_BP、S_BN、S_CP、S_CN构成的三电平逆变电路，功率开关S_P1的发射极与功率开关S_P2、S_AP、S_BP、S_CP的集电极相连，功率开关S_P2的发射极、功率开关S_N1的集电极与O点相连，功率开关S_N1、S_AN、S_BN、S_CN的发射极与功率开关S_N2的集电极相连，功率开关S_AP的发射极与功率开关S_AN的集电极相连，构成三电平逆变电路的A相输出端，功率开关S_BP的发射极与功率开关S_BN的集电极相连，构成三电平逆变电路的B相输出端，功率开关S_CP的发射极与功率开关S_CN的集电极相连，构成三电平逆变电路的C相输出端，以功率开关S_P1的集电极和功率开关S_N2的发射极构成三电平逆变电路的输入端口，与双Trans-准Z源网络的输出端口相连；对所述的整流级，将三相输入相电压的周期划分为六个扇区，在每个扇区内选择两个最大且极性为正的线电压来合成输出直流母线电压，使输入相电压利用率达到最大；对所述的逆变级，根据最近三矢量原则和伏秒平衡原理，求得各基本矢量的占空比；对所述的双Trans-准Z源网络，在调制周期中插入直通状态时间，实现其升压功能；其特征在于：

(1)采用变斜率载波PWM方法进行调制，载波u_tri的周期与调制周期相同；一个载波周期内，在(0,d_αT_s)时间内，载波值从0变化至1，在(d_αT_s,T_s)时间内，载波值由1变化至0，具体表达式为：

式中，T_s为载波u_tri的周期；

在三相输入相电压的一个扇区内，将相电压绝对值最大的相定义为x相，其电压值为u_x、另外两相电压定义为y相、z相，其电压值分别为u_y、u_z，其中x∈{a,b,c}，y∈{a,b,c}，z∈{a,b,c}；d_α、d_β为整流级用于合成输出直流母线电压的两个输入线电压的占空比，d_α、d_β的计算公式为：

整流级的控制原理为：当u_x0时，在(0,d_αT_s)时间内，输出线电压u_xy，即S′_xp导通、S′_xn关断、S′_yp关断、S′_yn导通、S′_zp关断、S′_zn关断；在(d_αT_s,T_s)时间内，输出线电压u_xz，即S′_xp导通、S′_xn关断、S′_yp关断、S′_yn关断、S′_zp关断、S′_zn导通；当u_x0时，在(0,d_αT_s)时间内，输出线电压u_yx，即S′_xp关断、S′_xn导通、S′_yp导通、S′_yn关断、S′_zp关断、S′_zn关断；在(d_αT_s,T_s)时间内，输出线电压u_zx，即S′_xp关断、S′_xn导通、S′_yp关断、S′_yn关断、S′_zp导通、S′_zn关断；

(2)逆变级采用载波PWM调制方法，将参考三相输出相电压在一个周期内划分为六个扇区，定义扇区号为N，N∈{1，2,3,4,5,6}，在每个扇区中，都有一相电压恒为正值，一相电压极性会改变，另外一相电压恒为负值，将它们分别定义为恒正相X、变极性相Y和恒负相Z，它们的值分别用u_X、u_Y、u_Z表示，其中X∈{A,B,C}，Y∈{A,B,C}，Z∈{A,B,C}；

逆变级所需调制波分别为：

u_s1＝1-d_st

式中，d_st为双Trans-准Z源网络三电平间接矩阵变换器的直通占空比，U_vd为双Trans-准Z源网络的输出电压；将调制波u_s1、u_s2、u_s3与载波u_tri进行比较，再进行逻辑运算，获得功率开关模块S_P1、S_P2、S_N1、S_N2的驱动信号s_P1、s_P2、s_N1、s_N2；

功率开关模块S_AP、S_AN、S_BP、S_BN、S_CP、S_CN按恒正相X、变极性相Y、恒负相Z分为：恒正相X所对应功率开关模块S_XP、S_XN，变极性相Y所对应功率开关模块S_YP、S_YN，恒负相Z所对应功率开关模块S_ZP、S_ZN；对上述六个功率开关模块的控制原理为：S_XP、S_ZN恒导通，S_XN、S_ZP恒关断；将调制波u_sp1、u_sp2与载波u_tri进行比较，再进行逻辑运算，获得功率开关模块S_YP、S_YN的驱动信号s_YP、s_YN。