[實用新型]用于抑制雙級矩陣變換器共模電壓的控制系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920299579.0
• 申請日: 2009-12-24
• 公開（公告）號: CN201601605U
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張興;童誠;楊淑英;謝震;陳武;董文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于異步電動機的共模電壓抑制領(lǐng)域，尤其是采用雙級矩陣變換器驅(qū)動時的共模電壓抑制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

矩陣變換器因其具有優(yōu)良的變頻性能，從誕生至今一直是電力電子學(xué)科的研究熱點之一，然而至今很少有產(chǎn)品問世，制約其發(fā)展的瓶頸在于矩陣變換器復(fù)雜的四步安全換流和調(diào)制方法降低了系統(tǒng)的可靠性。2001年，由美國學(xué)者Lixiang?Wei和Thomas.ALipo提出的由整流級和逆變級構(gòu)成主電路的新型矩陣變換器即雙級矩陣變換器，除了具有矩陣變換器的優(yōu)良輸入輸出特性外，還具有簡單的零電流換流和箝位電路，并且控制方法也較簡單，成為目前很有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N交-交直接功率變換器。

矩陣變換器驅(qū)動異步電動機時，將產(chǎn)生高頻、高dv/dt的共模電壓，共模電壓的危害在于通過異步電動機的定、轉(zhuǎn)子及氣隙之間的分布電容等耦合通道產(chǎn)生電流：當(dāng)該電流流過異步電動機軸承產(chǎn)生軸承電流時，將對異步電動機的軸承造成損壞；當(dāng)該過大的電流流過地線時將引起異步電動機接地保護的誤動作；同時由于高dv/dt的共模電壓將形成很強的電磁干擾，對裝置的正常運行造成影響。所以，降低共模電壓對于矩陣變換器的工程應(yīng)用具有很重要的實際意義。

目前抑制矩陣變換器的共模電壓主要有硬件和軟件兩種方法：F?Yue、P?W?Wheeler等人于2005年在論文“Cancellation?of?3rd?Common-mode?Voltage?Generated?by?MatrixConverter.IECON?2005，31st?Annual?Conference?of?IEEE.”(消除矩陣變換器產(chǎn)生的3次共模電壓)中采用硬件，即由共模變壓器、不控整流橋和單相橋式逆變器構(gòu)成共模電壓消除器，來消除共模電壓的3次諧波，然而采用該方法增加了系統(tǒng)的硬件成本和設(shè)計的復(fù)雜度；而從軟件上降低共模電壓可以降低系統(tǒng)的硬件成本，H?J?Cha、P?N?Enjeti于2002年在論文“Anapproach?to?reduce?common?mode?voltage?in?matrix?converter.2002，37th?IAS?Annual?Meeting”(一種降低矩陣變換器共模電壓的方法)中從調(diào)制方法上對抑制共模電壓進行了研究，最低能將共模電壓降低到原來的矩陣變換器的共模電壓抑制思想同樣適合雙級矩陣變換器，然而，目前對抑制雙級矩陣變換器的共模電壓研究還很少。文獻“Common-Mode?Voltages?ofSpace-Vector?Modulated?Matrix?Converters?Compared?to?Three-Level?Voltage?SourceInverter.PESC’06，37th?IEEE”(基于空間矢量調(diào)制的矩陣變換器和三電平電壓型逆變器的共模電壓對比研究)涉及到調(diào)整零矢量來降低雙級矩陣變換器的共模電壓，但文中采用的是矩陣變換器的間接空間矢量調(diào)制方法，缺點是整流級雙向開關(guān)不能實現(xiàn)零電流換流。

實用新型內(nèi)容

本實用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種用于抑制雙級矩陣變換器共模電壓的控制系統(tǒng)，在保證整流級零電流換流的同時，降低雙級矩陣變換器的共模電壓幅值。

本實用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本實用新型用于抑制雙級矩陣變換器共模電壓的控制系統(tǒng)，其雙級矩陣變換器是由雙向開關(guān)構(gòu)成整流級、由IPM模塊構(gòu)成逆變級；其結(jié)構(gòu)特點是所述雙級矩陣變換器的控制系統(tǒng)包括電壓捕獲單元、過流和IPM故障檢測單元、TMS320LF2407主控制器、EPM1270輔控制器和驅(qū)動電路；

以所述電壓捕獲單元捕獲網(wǎng)側(cè)電源輸入電壓的過零點信息，并送入TMS320LF2407主控制器，以確定輸入電壓的初始相位，以及單位輸入功率因數(shù)時的整流級占空比信號；

以所述過流和IPM故障檢測單元檢測瞬時的網(wǎng)側(cè)電源和異步電動機的過電流信息，以及瞬時的IPM故障信息，并送入EPM1270輔控制器；

以所述TMS320LF2407主控制器實時輸出整流級的輸入電流扇區(qū)信息至所述EPM1270輔控制器，判斷扇區(qū)的奇偶狀態(tài)；在所述TMS320LF2407主控制器中給定雙級矩陣變換器的輸出線電壓信息，采用雙空間矢量調(diào)制方法實時獲得經(jīng)協(xié)調(diào)控制后的整流級和逆變級占空比信號，并輸出到EPM1270輔控制器，同時輸出逆變級的輸出電壓扇區(qū)及同步信號到EPM1270輔控制器；