[發(fā)明專利]有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流波形優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810093390.X
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108390572B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸程佳;周波;雷家興;朱奕琦;楊嵐
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M1/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

本發(fā)明公開一種有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流波形優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括三相交流電源、輸入濾波器、電壓選擇器IVS、母線濾波器、三次諧波注入電路、電流型逆變器CSI、三相交流負(fù)載、輸出濾波電感；所述電壓選擇器包括整流級和三個(gè)雙向開關(guān)，整流級包括全控型器件組成的三個(gè)橋臂，所述三次諧波注入電路包括全控型器件組成的y橋臂和一個(gè)諧波注入電流濾波電感Ly，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在母線上設(shè)有母線濾波器。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠有效抑制有源三次諧波注入矩陣變換器由于高頻的母線電流與低頻的諧波注入電感電流的切換導(dǎo)致的輸入電流扇區(qū)切換畸變，改善輸入電流波形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電能變換裝置，特別涉及一種能夠改善有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流波形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

矩陣變換器(MC)是一種無需大容量儲(chǔ)能元件的AC-AC功率變換器，具有體積小、重量輕、可靠性高、能量可雙向流動(dòng)和正弦化輸入輸出等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)被廣泛研究。雙級式矩陣變換器是矩陣變換器的一種子類，具有箝位電路簡單、換流控制策略容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，但是存在輸入功率因數(shù)角控制范圍小，無功功率控制能力弱的局限性。在這樣的背景下，基于有源三次諧波注入技術(shù)的新型矩陣變換器有源三次諧波注入矩陣變換器(H3IMC)被研究人員提出，如附圖1所示。有源三次諧波注入矩陣變換器也無需大容量儲(chǔ)能元件，因此繼承了雙級式矩陣變換器的大部分優(yōu)點(diǎn)，但H3IMC包含的諧波注入電路也能夠向輸入電源中注入期望的無功功率，這使其在理論上突破了傳統(tǒng)MC無功功率控制能力弱的局限性。

然而，附圖1所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)輸入電流在扇區(qū)切換處存在著畸變，仿真波形如圖4所示。這是由于在扇區(qū)切換處，發(fā)生換流的兩相，一相為母線電流，受逆變器影響而呈斬波狀，另一相為諧波注入電路濾波電感電流，經(jīng)過電感濾波因此主要為低頻電流。這二者切換時(shí)，由于母線斬波電流在換流點(diǎn)處瞬時(shí)值不確定，與低頻的電感電流之間的切換會(huì)產(chǎn)生電流突變，引起輸入濾波器震蕩，從而使輸入電流畸變。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于提供一種能夠改善有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流波形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠有效抑制有源三次諧波注入矩陣變換器由于高頻的母線電流與低頻的諧波注入電感電流的切換導(dǎo)致的輸入電流扇區(qū)切換畸變，改善輸入電流波形。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本發(fā)明提供了一種有源三次諧波注入矩陣變換器改進(jìn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括三相交流電源、輸入濾波器、電壓選擇器IVS、母線濾波器、三次諧波注入電路、電流型逆變器CSI、三相交流負(fù)載、輸出濾波電感；

電壓選擇器包括整流級和三個(gè)雙向開關(guān)，整流級包括全控型器件組成的三個(gè)橋臂，三次諧波注入電路包括全控型器件組成的y橋臂和一個(gè)諧波注入電流濾波電感L_y；

三相交流電源通過輸入濾波器接在電壓選擇器的三相輸入端，電壓選擇器IVS的x、z兩端通過母線濾波器接到電流型逆變器CSI的直流端p、n，y端通過三次諧波注入電路接到雙向開關(guān)，三相交流負(fù)載通過輸出濾波電感接到電流型逆變器CSI的三相交流輸出端。

母線濾波器包括兩個(gè)濾波電感L_x、L_z、兩個(gè)阻尼電阻R_x、R_z和一個(gè)濾波電容C_pn。濾波電感L_x、L_z分別接在電壓選擇器IVS輸出的x、z兩端，并分別連接電流型逆變器CSI的直流側(cè)p、n兩端，阻尼電阻R_x、R_z并聯(lián)在濾波電感L_x、L_z兩端，濾波電容C_pn直接跨接在電流型逆變器CSI的直流側(cè)p、n兩端。

輸入濾波器僅包括三個(gè)輸入濾波電感，不包括輸入濾波電容和阻尼電阻。