[发明专利]一种无直流母线储能元件的交-交功率变换器

摘要

本发明公开了一种无直流母线储能元件的交‑交功率变换器，包括直流母线连在一起的第一三相全桥电路、第二三相全桥电路和第三三相全桥电路，第一三相全桥电路的交流输入侧输入三相电源，第一滤波电容的一端、第二滤波电容的一端以及第三滤波电容的一端相连，第一滤波电容的另一端连接第一相电源，第二滤波电容的另一端连接第二相电源，第三滤波电容的另一端连接第三相电源，三相电源中的每一相电源分别通过滤波电感连接第三三相全桥电路中每一相的交流输入侧。本发明能够减小导通损耗和开关损耗，利于集成。

主权项

1.一种无直流母线储能元件的交‑交功率变换器，其特征在于：包括直流母线连在一起的第一三相全桥电路(1)、第二三相全桥电路(2)和第三三相全桥电路(3)，第一三相全桥电路(1)的交流输入侧输入三相电源，第一滤波电容的一端、第二滤波电容的一端以及第三滤波电容的一端相连，第一滤波电容的另一端连接第一相电源，第二滤波电容的另一端连接第二相电源，第三滤波电容的另一端连接第三相电源，三相电源中的每一相电源分别通过滤波电感连接第三三相全桥电路(3)中每一相的交流输入侧；第一三相全桥电路(1)的直流母线正端、第二三相全桥电路(2)的直流母线正端、第三三相全桥电路(3)的直流母线正端均连接在一起，第一三相全桥电路(1)的直流母线负端、第二三相全桥电路(2)的直流母线负端、第三三相全桥电路(3)的直流母线负端均连接在一起，第二三相全桥电路(2)的交流端作为三相输出；所述第一三相全桥电路(1)的控制方法包括以下步骤：S1.1：采集三相电源电压u_A、u_B和u_C；S1.2：根据u_A、u_B和u_C的大小关系决定第一三相全桥电路(1)的开关状态，电压最大的一相上桥臂开关导通，电压最小的一相下桥臂开关导通，其余开关保持关断；所述第二三相全桥电路(2)的控制方法包括以下步骤：S2.1：采集三相电源电压u_A、u_B和u_C；S2.2：计算直流母线电压u_dc；u_dc为三相电源电压u_A、u_B和u_C中最大值与最小值之差；S2.3：计算第二三相全桥电路(2)的调制比m；m为期望的输出电压幅值u_om^*与直流母线电压u_dc之比；S2.4：采用空间矢量调制算法或载波调制算法产生第二三相全桥电路(2)的开关信号；所述第三三相全桥电路(3)的控制方法包括以下步骤：S3.1：采集三相电源电压u_A、u_B和u_C；S3.2：判断u_A、u_B、u_C的大小关系，电压最大的一相上桥臂开关导通，下桥臂开关关断；电压最小的一相上桥臂开关关断，下桥臂开关导通；S3.3：对于电压大小为中间的相，其上、下桥臂采用脉冲宽度调制技术；所述步骤S3.3中，对于电压大小为中间的相，其上、下桥臂的占空比信号自于滤波电感的电流闭环控制，具体步骤如下：S3.3.1：采集该相交流侧滤波电感的电流，作为闭环控制器的反馈信号i_y；S3.3.2：计算该相电流的参考值i_y^*，步骤如下：S3.3.2.1：根据式(1)计算出三相电源电压u_A、u_B和u_C在两相静止坐标系下的分量u_α和u_β：S3.3.2.2：根据式(2)计算出三相电源电流在两相静止坐标系下的参考值和式(2)中，P^*为变换器传输的有功功率，由负载决定；Q^*为期望的电源无功功率；S3.3.2.3：根据式(3)计算出三相电源电流的参考值i_A^*、i_B^*、i_C^*：S3.3.2.4：在i_A^*、i_B^*、i_C^*中选择对应于电压大小为中间相的电流，以此作为电流i_y的参考值i_y^*；S3.3.3：将i_y^*和i_y的差值作为闭环控制器的输入信号，其中闭环控制器为比例‑积分控制器，产生的信号为该相滤波电感电压的期望值u_L^*；S3.3.4：根据u_L^*计算出该相上桥臂开关的占空比d_P和下桥臂开关的占空比d_N：式(4)中，u_max为三相电源电压u_A、u_B和u_C中的最大值，u_mid为三相电源电压u_A、u_B和u_C中的中间值，u_min为三相电源电压u_A、u_B和u_C中的最小值。