[發明專利]三電平間接矩陣變換器及控制方法

在審

• 申請號: 201710384907.6
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107204714A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 王輝;粟梅;孫堯;李璇;趙梓亦;韓華;楊建
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩

1.一種三電平間接矩陣變換器，其特征在于，包括：輸入電壓選擇器、有源三次諧波注入電路和逆變器；

所述輸入電壓選擇器輸入端與三相交流電源連接，輸出端分別與正負極直流母線連接，用于將所述三相交流電源提供的三相交流輸入電壓轉換為六脈沖直流電壓并提供給所述有源三次諧波注入電路和所述逆變器；

所述有源三次諧波注入電路的上下兩端分別與所述正負極直流母線連接，第三端分別與所述輸入電壓選擇器的輸入端和所述逆變器連接的輸出端連接，用于產生三次諧波注入電感電流并分別注入到所述輸入電壓選擇器和所述逆變器；

所述逆變器上下兩端分別與所述正負極直流母線連接，輸出端與負載連接，用于將所述六脈沖直流電壓轉換為目標三相交流輸出電壓并提供給所述負載。

2.根據權利要求1所述的三電平間接矩陣變換器，其特征在于，所述有源三次諧波注入電路包括高頻單相半橋和三次諧波注入電感；

所述三次諧波注入電感一端與所述高頻單相半橋中點連接，另一端分別與所述輸入電壓選擇器和所述逆變器連接。

3.根據權利要求2所述的三電平間接矩陣變換器，其特征在于，所述輸入電壓選擇器包括雙向工頻整流器和三個前端雙向開關；

所述雙向工頻整流器分別與三個前端雙向開關的一端連接，用于將所述三相交流電源提供的所述三相交流輸入電壓轉換為六脈沖直流電壓并提供給所述有源三次諧波注入電路和所述逆變器；

所述三個前端雙向開關的一端還分別與所述三相交流電源連接，所述三個前端雙向開關的另一端均與所述三次諧波注入電感的另一端連接，用于將所述三次諧波注入電感電流的第一分量注入所述輸入電壓選擇器。

4.根據權利要求3所述的三電平間接矩陣變換器，其特征在于，所述逆變器包括T型三電平逆變器和三個后端雙向開關；

所述T型三電平逆變器分別與三個后端雙向開關的一端連接，用于將所述六脈沖直流電壓轉換為目標三相交流輸出電壓并提供給所述負載；

所述三個后端雙向開關的一端還分別與負載連接，所述三個后端雙向開關的另一端均與所述三次諧波注入電感的另一端連接，用于將所述三次諧波注入電感電流的第二分量注入所述逆變器。

5.根據權利要求3所述的三電平間接矩陣變換器，其特征在于，所述雙向工頻整流器包括六個整流開關；

所述六個整流開關分為三組，每組兩個整流開關；

各組內的兩個整流開關串聯連接形成三個串聯電路，所述三個串聯電路并聯連接；

各組內的兩個整流開關串聯連接點與所述三相交流電源連接。

6.根據權利要求4所述的三電平間接矩陣變換器，其特征在于，所述T型三電平逆變器包括六個逆變開關；

所述六個逆變開關分為三組，每組兩個逆變開關；

各組內的兩個逆變開關串聯連接形成三個串聯電路，所述三個串聯電路并聯連接；

各組內的兩個逆變開關串聯連接點與所述三個后端雙向開關的一端一對一連接。

7.根據權利要求3所述的三電平間接矩陣變換器，其特征在于，所述三電平間接矩陣變換器還包括輸入濾波器；

所述輸入濾波器包括三個電感和三個電容；

所述三個電感和三個電容分為三組，每組一個電感和一個電容，各組內的電感和電容的一端串聯連接；

三個電感與所述三相交流電源連接；

三個電感和電容串聯連接點與三個前端雙向開關的一端連接；

三個電容的另一端連接。

8.一種權利要求1-7任一項所述的三電平間接矩陣變換器的控制方法，其特征在于，所述輸入電壓選擇器和逆變器獨立控制；所述方法包括：

基于所述三相交流輸入電壓，控制所述輸入電壓選擇器各開關的狀態；

基于輸入側功率因數校正需求和所述逆變器中性點電位平衡，控制所述有源三次諧波注入電路產生期望三次諧波注入電感電流；

基于所述目標三相交流輸出電壓和調制策略，控制所述逆變器各開關的狀態。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述輸入側功率因數校正需求和所述逆變器中性點電位平衡，控制所述有源三次諧波注入電路產生期望三次諧波注入電感電流包括：

基于輸入側功率因數校正需求和所述逆變器中性點電位平衡，采用控制器，控制所述有源三次諧波注入電路產生期望三次諧波注入電感電流。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述目標交流輸出電壓和調制策略，控制所述逆變器各開關的狀態包括：

基于所述目標交流輸出電壓，獲取所述T型三電平逆變器各開關的占空比；

基于所述目標交流輸出電壓、所述占空比和所述調制策略，控制所述逆變器各開關的狀態。