[发明专利]小电容电压源型背靠背变换器的单桥臂调制方法

说明书

本发明提供了一种小电容电压源型背靠背变换器的单桥臂调制方法，包括：S1，根据整流级模块的对称三相输入相电压的瞬时值关系确定当前时刻整流级调制桥臂与补偿相；S2，基于电感的伏秒平衡原理确定当前时刻整流级调制桥臂的第一占空比。本发明在同一时刻仅对整流级模块的三个桥臂中的一个桥臂进行调制，在保证输入侧电能质量的同时降低了开关损耗，提升了小电容电压源型背靠背变换器的电能传输效率，取消了对直流侧电压的控制，维持直流侧电压为准六脉波状态，大大降低了对直流储能电容的要求，在保证输出侧电能质量的基础上大幅减小了直流储能电容，保证了良好的输入与输出波形质量，降低了成本。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种小电容电压源型背靠背变换 器的单桥臂调制方法。

背景技术

电压源型背靠背变换器实现了电压频率与幅值的宽范围调节，可将电网工 频电压转换为电气设备所需电压，同时具备能量双向流通、输入输出电流可为 正弦、输入功率因数可控与前后级控制解耦等优良特性，在现今交-交功率变 换领域得到广泛应用。

然而，电压源型背靠背变换器中存在直流储能电容，其体积占比较大，严 重影响了电压源型背靠背变换器的功率密度。同时，较大的直流储能电容将增 加电压源型背靠背变换器的潜在运行风险并影响其工作寿命，不利于电压源型 背靠背变换器的长期可靠运行。此外，电压源型背靠背变换器中功率开关数目 较多，常规调制方法将产生较大的开关损耗，严重制约其电能转换效率的进一 步提升。

目前存在一种间接矩阵变换器方案可以大幅减小甚至取消直流储能电容， 但该方案仍有部分不足：一是其拓扑结构中存在双向开关，需进行换流方案设 计；二是前后两级需进行协同调制，调制策略复杂度高；三是无直流侧通路， 负载侧换流回路大。

发明内容

本发明提供了一种小电容电压源型背靠背变换器的单桥臂调制方法，其目 的是为了解决传统的电压源型背靠背变换器中的直流储能电容体积大影响变 换器的功率密度和可靠性的问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种小电容电压源型背靠背变 换器的单桥臂调制方法，包括：

S1，根据整流级模块的对称三相输入相电压的瞬时值关系确定当前时刻整 流级调制桥臂与补偿相；

S2，基于电感的伏秒平衡原理确定当前时刻整流级调制桥臂的第一占空比；

S3，根据逆变级模块的三相输出电压和三相输出电流确定小电容电压源型 背靠背变换器的输出功率，根据小电容电压源型背靠背变换器的输出功率确定 当前时刻整流级模块补偿相的参考电流；

S4，根据当前时刻整流级模块补偿相的参考电流确定补偿相电流的实时误 差值，根据补偿相电流的实时误差值和当前时刻整流级调制桥臂的第一占空比 确定当前时刻整流级调制桥臂的第二占空比，当前时刻整流级调制桥臂根据当 前时刻整流级调制桥臂的第二占空比进行开关切换，其余整流级桥臂根据整流 级模块的对称三相输入相电压的瞬时值关系进行低频开关切换；

S5，根据逆变级模块的三相输出电压确定逆变级模块调制信号的零序分量， 根据逆变级模块调制信号的零序分量和逆变级模块的三相输出电压确定逆变 级模块的零序叠加型调制信号；

S6，根据双极性载波调制原理与几何学理论确定逆变级模块各桥臂的作用 占空比，逆变级模块各桥臂根据逆变级模块各桥臂的作用占空比进行开关切换。

本发明的上述方案有如下的有益效果：