[發(fā)明專利]基于廣義載波調(diào)制的雙級(jí)四腳矩陣變換器及其調(diào)制方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710034729.0
• 申請(qǐng)日: 2007-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN101075786A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桂衛(wèi)華;粟梅;危韌勇;陽春華;賀建軍;孫堯;余岳;覃恒思;宋冬然;韓海萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M5/458
• 分類號(hào): H02M5/458;H02M1/12
• 代理公司: 中南大學(xué)專利中心
• 代理人: 胡燕瑜

1.一種基于廣義載波調(diào)制的雙級(jí)四腳矩陣變換器，包括電源、輸入濾波器、輸出濾波器以及不平衡電流源型負(fù)載，雙級(jí)矩陣變換器逆變級(jí)上增添一橋臂，并將新增橋臂中點(diǎn)N與所述負(fù)載中性點(diǎn)連在一起，其特征在于分為整流級(jí)和逆變級(jí)兩級(jí)調(diào)制：

整流級(jí)采用電流空間矢量調(diào)制策略，六個(gè)扇區(qū)的占空比計(jì)算統(tǒng)一表示如下：

dγ=sin(kπ/3-θ-π/6),]]>dσ=cos(θ-kπ/3),]]>dγ1=dγ/(dγ+dσ),]]>

dσ1=dσ/(dγ+dσ)]]>

其中，k值表示θ所在的扇區(qū)號(hào)，當(dāng)k＝1時(shí)，輸入電壓空間矢量在第一扇區(qū)，中間平均直流電壓u_dc＝u_ABd_γ1+u_ACd_σ1，同理可求出k＝2～6時(shí)中間平均直流電壓的表達(dá)式；

逆變級(jí)調(diào)制采用基于載波的調(diào)制策略；載波調(diào)制的核心是載波和調(diào)制波的生成；載波的生成采用雙級(jí)矩陣變換器的載波生成方法，而調(diào)制波或調(diào)制電壓的生成采用一種新的方法，獲取調(diào)制電壓的表達(dá)式為：

u_io＝u_iN+u_No，i∈{a，b，c}，

其中，o點(diǎn)電勢(shì)是虛擬的直流電壓中點(diǎn)電勢(shì)，u_iN為輸出參考電壓，u_io為輸出a、b、c三相的調(diào)制電壓，u_No為零序電壓，即第四腳的調(diào)制電壓，受第四腳開關(guān)s_Np和s_Nn的控制；

調(diào)制電壓等于輸出參考電壓與零序電壓之和，通過求取輸出參考電壓和零序電壓獲得調(diào)制電壓；輸出參考電壓的求取：先通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，得到系統(tǒng)輸出狀態(tài)方程如下：

uaN=(sap-sNp)udc=Ldiadt+ua+Lndindt]]>

ubN=(sbp-sNp)udc=Ldibdt+ub+Lndindt]]>

ucN=(scp-sNp)udc=Ldicdt+uc+Lndindt]]>

Cduadt=ia-ila]]>

Cdubdt=ib-ilb]]>

Cducdt=ic-ilc]]>

其中，s_ap，s_bp，s_cp，s_Np為雙級(jí)四腳矩陣變換器逆變級(jí)四個(gè)上橋臂的開關(guān)函數(shù)，合上狀態(tài)為1，斷開狀態(tài)為0，i_a，i_b，i_c分別為三相輸出電感L上的電流，i_n為電感L_N上的電流，i_la，i_lb，i_lc為三相負(fù)載電流源上的電流，u_a，u_b，u_c等于三相輸出電容兩端電壓，即期望的輸出電壓；

再將系統(tǒng)輸出電壓電流變量先合成空間矢量，再將其分解成正序、負(fù)序、零序分量；然后通過穩(wěn)態(tài)分析，引入控制目標(biāo)函數(shù)，再通過坐標(biāo)變換得到輸出參考電壓的正序、負(fù)序、零序如下：

udcs→p=u→p+jLsωoi→lp-LsCωo2u→p*;---(a)]]>

udcs→n=-jLsωoi→ln;---(b)]]>

udcs0=(Ls+3Ln)dil0dt;---(c)]]>

將上述式(a)，(b)和(c)乘以從DQO坐標(biāo)系到abc坐標(biāo)系的變換陣即可得到三相輸出參考電壓u_aN，u_bN，u_cN；

零序電壓的選取：零序電壓的選取具有一定的自由度，只需滿足下面約束條件：

-0.5u_dc≤u_No≤0.5u_dc-max(u_aN，u_bN，u_cN)當(dāng)min(u_aN，u_bN，u_cN)＞0

-0.5u_dc-min(u_aN，u_bN，u_cN)≤u_No≤0.5u_dc當(dāng)max(u_aN，u_bN，u_cN)＜0

-0.5u_dc-min(u_aN，u_bN，u_cN)≤u_No≤0.5u_dc-max(u_aN，u_bN，u_cN)當(dāng)其他情況

在滿足以上約束條件下，根據(jù)不同的性能要求選取不同零序電壓；基于開關(guān)損耗選擇零序電壓u_No＝0.5u_dc；

利用歸一化方法，將載波和調(diào)制電壓的幅值除以中間平均直流電壓u_dc，使得載波幅值始終為1，而調(diào)制電壓歸一化為這樣使得載波調(diào)制的實(shí)現(xiàn)變得更為容易。