[發明專利]用于抑制三相-單相矩陣變換器電流震蕩及畸變的控制系統

無效

• 申請號: 201010295001.5
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN101951161A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 張興;陳武;王付勝;楊淑英;謝震;董文杰
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02M5/22
• 分類號: H02M5/22;H02M1/12
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及一種三相-單相矩陣變換器，尤其針對三相-單相矩陣變換器采用雙電壓合成調制策略實現變頻的場合。

背景技術

矩陣變換器(Matrix?Converter)最初由Venturini和Alesina于1980年提出的，隨后經過了不斷的研究和改進。但由于矩陣變換器本身的復雜性以及其控制的復雜性，使得它至今仍沒有得到廣泛的應用。隨著技術的不斷進步，特別是近些年由于新型電力器件的出現如NIGBT、RB-IGBT，以及高性能的DSP控制芯片的出現使矩陣變換器的研究進入到了一個新的階段。包括雙向開關設計，EMI問題和濾波器設計、保護問題等。其中兩個雙向開關的換流是最重要的問題，目前多以多步換流的方法來解決，這些進步最終將使得矩陣變換器進入實踐領域。

隨著單相變頻電源需求量的增多，三相-單相矩陣變換器得到了關注，如Y.Miura，s.Kokubo，D.Maekawa等人于2008年在論文“Power?Modulation?Control?of?a?Three-phase?to?Single-phaseMatrix?Converter?for?a?Gas?Engine?Cogeneration?System.PESC，2008”中提出將三相-單相矩陣變換器應用與小型同步發電機控制系統，提高系統效率；以及Somnida?Ratanapanachote，Han?JU?Cha，PrasadN?Enjeti等人于2006年在論文“A?Digitally?Controlled?Switch?Mode?Power?Supply?Based?on?MatrixConverter.IEEE?Transactions?on?Power?Electronics，2006”中提出將其應用于開關電源中，將三相工頻交流電變換為單相高頻交流電；還有梅楊，孫凱，周大寧等人于2005年在論文“Application?of?MatrixConverter?in?Auxiliary?Drive?System?for?Diesel?Locomotives.Industry?Application?Conference，2005”中提出將其應用于電氣鐵道輔機系統中。

目前針對三相-單相矩陣變換器的研究主要集中于拓撲結構和控制策略，而基于雙電壓合成調制策略的三相-單相變換器由于具有自動抑制輸入電壓的不平衡擾動及最大線性電壓傳輸比等優點，而受到了更多的關注。但在基于雙電壓合成調制策略的三相-單相矩陣變換器中，由于采用固定的觸發脈沖分布方式，導致當輸入電流脈沖在輸入扇區切換時位置變化，出現了輸入電流震蕩現象，降低了系統的穩定性，并導致輸出側電流畸變，降低了系統輸出質量。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種用于抑制三相-單相矩陣變換器輸入電流震蕩及輸出電流畸變的控制系統，在保證輸出電壓的同時，降低三相-單相矩陣變換器的輸入電流震蕩及輸出電流畸變。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明用于抑制三相-單相矩陣變換器電流震蕩及畸變的控制系統，其三相-單相矩陣變換器主電路是由六個雙向開關構成；其結構特點是在所述三相-單相矩陣變換器的控制系統中包括有輸入電壓采樣單元、輸入輸出過流故障檢測單元、TMS320LF2812主控制器、EPM1270輔控制器和驅動電路；

所述輸入電壓采樣單元，采樣任意兩路輸入線電壓，并送入TMS320LF2812主控制器，以確定輸入電壓所屬扇區；

所述輸入輸出過流故障檢測單元，檢測瞬時網側電源和負載的過電流信息，并送入EPM1270輔控制器，同時送到TMS320LF2812主控制器；

所述TMS320LF2812主控制器，向所述EPM1270輔控制器實時發送輸入線電壓所屬扇區信息，用以判斷輸入電壓的扇區狀態；在所述TMS320LF2812主控制器中給定三相-單相矩陣變換器的輸出電壓信息，以所述輸出電壓信息判斷輸出電壓所屬扇區，由所述輸入電壓和輸出電壓采用雙電壓合成法實時獲得占空比，依據所述觸發脈沖分布方式對占空比進行調整，將調整后的占空比輸出到EPM1270輔控制器，同時發送輸出電壓扇區及同步信號至EPM1270輔控制器；

所述EPM1270輔控制器對TMS320LF2812主控制器輸出的輸入電壓扇區、輸出電壓扇區、占空比以及同步信號依據所述觸發脈沖分布方式進行解碼，以減小輸入電流脈沖位置在扇區切換過程中的變化；

所述驅動電路，用于三相-單相矩陣變換器雙向開關的驅動。