[发明专利]一种电压源型高频隔离矩阵变换器及其调制方法

说明书

本发明公开一种电压源型高频隔离矩阵变换器及其调制方法，属于发电、变电或配电的技术领域。变换器包括：矩阵变换器、高频隔离变压器、全桥变换器、蓄电池。采用新型四步换流方法，实现开关管之间安全可靠换流；采用副边钳位和空间矢量协同控制技术，消除变压器漏感电流突变产生的电压尖峰。本发明的技术方案利用高频隔离变压器替代工频变压器实现隔离功能，减少系统的漏电流，降低了变换器的体积和重量；采用电压源全桥变换器和矩阵变换器，去除了两级式变换器的中间级电解电容，提高了系统的可靠性，延长了使用寿命。低频交流侧无换向电容，进一步减小了变换器体积，增加了功率密度。

技术领域

本发明属于新能源发电领域，具体而言涉及一种电压源型高频隔离矩阵变换器及其调制方法。

背景技术

在双碳背景下，新能源技术日益发展，其对于高效高可靠的变换器需求逐渐增加。为了抑制并网型发电系统的漏电流，保护风机、蓄电池等电源的绝缘，工频变压器通常加在电网与电源之间实现隔离功能。但是工频变压器的体积大，质量重，功率变换器的功率密度比较低。高频隔离变换器利用高频隔离变压器实现隔离功能，具有实现高效率，高功率密度，容易实现电压匹配的优点。因此，高频隔离变换器在并网型新能源发电中的重要性日益凸显。

但是目前已有双有源全桥型矩阵变换器存在漏感电流峰值比较大，软开关范围受限制，占空比计算困难等难题，限制了进一步工业化应用。电流源型矩阵变换器虽然能够降低漏感电流峰值，减少调制比的计算时间，但是三相输入侧的滤波电容增加了系统的体积和成本，并且直流侧电感增加了变换器的导通损耗。

发明内容

第一方面，针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种电压源型高频隔离矩阵变换器；解决了背景技术所提出的一个或者多个技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种电压源型高频隔离矩阵变换器，其特征在于，包括：

矩阵变换器，其输入交流母线接发电机三相定子绕组，

高频隔离变压器，其原边线圈接矩阵变换器的输出端，及，

电压源全桥变换器，其输入接高频隔离变压器的输出端，直流输出接蓄电池；

矩阵变换器在电压矢量的作用下依次经历正半周期第一零矢量作用阶段、变压器漏感电流换流阶段、电压源型全桥变换器续流阶段、第一有源矢量作用阶段、第二有源矢量作用阶段、正半周期第二零矢量作用阶段。

在一些公开中，所述矩阵变换器的调制方法:

所述电压源型全桥变换器包括：第一开关管和第二开关管串联组成的一桥臂、第三开关管和第四开关管串联组成的另一桥臂，矩阵变换器包括：第一双向开关管和第四双向开关管串联组成的a相桥臂、第三双向开关管和第六双向开关管串联组成的b相桥臂、第五双向开关管和第二双向开关管串联组成的c相桥臂；

一个开关正半周期内作用于矩阵变换器的四个电压矢量为第一零矢量V₇和第二零矢量V₈、第一有源矢量V₁₊、第二有源矢量V₂₊；第一零矢量V₇和第二零矢量V₈均对应矩阵变换器的输入电流为I₀；第一有源矢量V₁₊、第二有源矢量V₂₊分别对应矩阵变换器的输入电流为I₁、I₂，比较电机绕组输入电流后，确定四个电压矢量的作用顺序为V₇-V₁₊-V₂₊-V₈此时I₂I₁I₀。

在一些公开中，所述一个开关正半周期内高频隔离矩阵变换器的调控为:

a、状态1：正半周期第一零矢量作用阶段