[發明專利]三相AC-AC直接頻率變換器拓撲結構及其控制方法

有效

• 申請號: 201210140283.0
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102664534A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 趙凱岐;白成彪;張強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02M5/297
• 分類號: H02M5/297
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電能變換方法，特別是涉及一種三相AC-AC直接頻率變換器新拓撲結構及控制方法。

背景技術

在電能的變換和利用中，AC-AC變換器具有重要地位，它能實現電能的直接變換，不需要中間環節，從而提高效率，總體分為變壓不變頻和直接變壓變頻兩方面。在變壓不變頻方面，比較成熟的技術有晶閘管調壓控制器，PWM控制的AC-AC變換器等。在實現AC-AC直接頻率變換方面，比較早的技術是基于晶閘管的周波變換器技術，已經發展非常成熟，缺點是所用的器件數目多，輸入輸出特性差，交流輸入電流諧波嚴重，變頻范圍比較狹窄，且為減小脈動，器件數目成倍增加，抵消了成本優勢。矩陣式變換器于1980年被提出，經過30年的發展，到最近10年間逐步成熟并實現商品化，其優點是正弦輸入輸出電流，輸出頻率不受輸入頻率的限制，輸入功率因數高，能量雙向流動，直接實現變頻，無中間直流環節及其濾波元件，變換效率高，省去了直流側大電容，將使體積減小，且容易實現集成化和功率模塊化。但矩陣變換器的控制策略復雜，計算工作繁重；為了實現安全換流，通常采用四步換流法，增加了控制難度，降低了系統可靠性，開關數量多，系統成本高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種拓撲簡潔、功率變換級數少、可靠性高的一種三相AC-AC直接頻率變換器及其控制方法。

本發明的目的是這樣實現的：

三相AC-AC直接頻率變換器拓撲結構，包括三相電源、濾波器、主電路和緩沖電路，其特征是：電源U接濾波電路再接主電路，主電路接緩沖電路。

所述的主電路包括第一到第十五全控型器件（以IGBT為例說明，其它全控型器件如PowerMOSFET，IGCT等也能實現此功能）V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12、V13、V14、V15，第一到第九二極管D1、D2、D3、D6、D7、D8、D11、D12、D13；第一全控型器件V1和第二全控型器件V2劃為組1，第三全控型器件V3、第四全控型器件V4和第五全控型器件V5劃為組2，第六全控型器件V6和第七全控型器件V7劃為組3，第八全控型器件V8、第九全控型器件V9和第十全控型器件V10劃為組4，第十一全控型器件V11和第十二全控型器件V12劃為組5，第十三全控型器件V13、第十四全控型器件V14和第十五全控型器件V15劃為組6；第三全控型器件V3的發射極與第十全控型器件V10發射極、第十五全控型器件V15的發射極相連，第四全控型器件V4發射極與第十四全控型器件V14發射極、第八全控型器件V8發射極相連，第五全控型器件V5發射極與第九全控型器件V9發射極和第十三全控型器件V13發射極相連；第三全控型器件V3的集電極接第十二全控型器件V12的發射極和第十一全控型器件V11的集電極，第十二全控型器件V12的集電極分別與第二全控型器件V2和第七全控型器件V7的集電極相連，第十一全控型器件V11的發射極與第四全控型器件V4和第五全控型器件V5的集電極相接，第十一全控型器件V11的發射極還與負載的c端相接；第十三全控型器件V13的集電極接第七全控型器件V7的發射極和第六全控型器件V6的集電極，第十四全控型器件V14和第十五全控型器件V15的集電極相接后再接第六全控型器件V6的發射極，第六全控型器件V6的發射極還與負載的b端相連；第八全控型器件V8的集電極接第二全控型器件V2的發射極和第一全控型器件V1的集電極，第九全控型器件V9的集電極和第十全控型器件V10的集電極相連接后與第一全控型器件V1的發射極相接，第一全控型器件V1的發射極還與負載的a端相接；第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D6、第五二極管D7、第六二極管D8、第七二極管D11、第八二極管D12、第九二極管D13分別與第一全控型器件V1、第二全控型器件V2、第三全控型器件V3、第六全控型器件V6、第七全控型器件V7、第八全控型器件V8、第十一全控型器件V11、第十二全控型器件V12、第十三全控型器件V13反向并聯。