[发明专利]一种矩阵变换器载波频率调制方法、设备及存储介质

权利要求书

1.一种矩阵变换器系统载波频率调制方法，其特征在于，矩阵变换器系统包括网侧RLC滤波器及矩阵变换器；将矩阵变换器系统转化为单相等效电路；将网侧RLC滤波器电路视为单相等效电路中的二端口网络，建立二端口网络的传递函数；对传递函数进行线性化处理，得到二端口网络在平衡工作点附近的扰动方程组，并得到载波频率变化的可行域，由传递函数得到单相等效电路的网侧电流纹波的时域表达式，并进一步得到网侧电流纹波有效值与载波频率间的函数关系；给定网侧电流纹波限定值，由网侧电流纹波有效值与载波频率间的函数关系解析出下一周期载波频率值，完成载波频率调制。

2.根据权利要求1所述的矩阵变换器系统载波频率调制方法，其特征在于，对传递函数进行线性化处理并得到载波频率变化的可行域的方法包括如下步骤：

步骤A1，采用小信号分析方法对传递函数进行线性化处理，得到二端口网络的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流在各自平衡工作点附近的扰动信号的扰动方程组；

步骤A2，设如下条件为近似条件：网侧RLC滤波器中电容导纳大于N倍电感导纳，且使频率高于某特定值的扰动信号所产生的输入电流高频误差，近似全部由网侧RLC滤波器补偿；

步骤A3，由近似条件设定载波频率最小值，由矩阵变换器中的开关器件最小安全换流时间与控制程序最短执行时间设定载波频率最大值，从而得到载波频率变化的可行域。

3.根据权利要求2所述的矩阵变换器系统载波频率调制方法，其特征在于，网侧滤波器采用二阶RLC低通滤波器，其电感和电阻并联后串接在网侧输出端和矩阵变换器输入端之间，其电容并接在矩阵变换器的两输入相之间；所述二端口网络，其输入电压和电流对应为网侧电压和电流，其输出电压和电流对应为矩阵变换器输入侧电压和电流；将网侧电压及矩阵变换器输入侧电流作为自变量，将网侧电流及矩阵变换器输入侧电压作为因变量，则传递函数表示如下：

其中，

式中：

s表示复频率；

v_i(s)表示矩阵变换器输入侧电压；

i_i(s)表示矩阵变换器输入侧电流；

v_s(s)表示网侧电压；

i_s(s)表示网侧电流；

h₁₁表示输入侧阻抗；

h₁₂表示输入/网侧转移电压比；

h₂₁表示网侧/输入转移电流比；

h₂₂表示网侧导纳比；

h表示混合参数矩阵；

L_f表示网侧RLC滤波器的单相滤波电感；

R_f表示网侧RLC滤波器的单相滤波阻尼电阻；

C_f表示网侧RLC滤波器的单相滤波电容。

4.根据权利要求3所述的矩阵变换器系统载波频率调制方法，其特征在于，近似条件为：|s²R_fL_fC_f|＞20|sL_f+R_f|。

5.根据权利要求3所述的矩阵变换器系统载波频率调制方法，其特征在于，由传递函数得到单相等效电路的网侧电流纹波的时域表达式的方法包括：由近似条件将传递函数中的h₁₁、h₂₂分母中的sL_f+R_f忽略不计，并简化h₁₁、h₂₂，再对简化后的h₁₁作拉普拉斯反变换，得到矩阵变换器输入侧电压纹波的时域表达式，由简化的h₂₂对矩阵变换器输入侧的电压纹波积分，得到单相等效电路的网侧电流纹波的时域表达式，将单相等效电路的网侧电流纹波的时域表达式转变为网侧电流纹波有效值与载波频率间的函数关系。