[發明專利]單相電流型高頻鏈矩陣式電力電子變壓器拓撲及調制方法

有效

• 申請號: 201910514374.8
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110212781B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 閆朝陽;康鳴;宋雪微;趙丁選;張祝新;劉爽
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02M5/293
• 分類號: H02M5/293
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

1.一種單相電流型高頻鏈矩陣式電力電子變壓器拓撲，其特征在于，包括依次連接的電源網絡、前級矩陣變換器、高頻變壓器、后級矩陣變換器、輸出濾波器和負載，所述前級矩陣變換器采用整體式驅動方式以及單極倍頻正弦脈寬調制方式，所述后級矩陣變換器采用分立式驅動方式以及混合脈寬調制方式，所述電源網絡的單相工頻正弦交流電經所述前級矩陣變換器轉化為正負交變的高頻交流方波，然后經過所述高頻變壓器實現輸出與輸入之間的電氣隔離并且耦合到高頻變壓器的副邊，再經過所述后級矩陣變換器轉化為工頻交流電，最后所述工頻交流電經過所述輸出濾波器濾波后，給所述負載供電；

所述電源網絡包括單相交流電源U_s和輸入濾波器，所述輸入濾波器包括電感L和電容C，所述單相交流電源Us的正極與所述電感L的第一端相連；所述電感L的第二端與所述電容C的第一端連接，所述單相交流電源Us的負極與所述電容C的第二端連接；

所述單相電流型高頻鏈矩陣式電力電子變壓器拓撲采用基于變壓器前級電路采用電流型整體式單極倍頻正弦脈寬調制和后級電路采用電流型分立式混合脈寬調制相結合的解結耦調制策略，前級矩陣變換器采用電流型整體式驅動，即使用同一個驅動信號對雙向開關管進行整體驅動；后級矩陣變換器采用電流型分立式驅動，即使用不同的驅動信號對雙向開關管分別進行驅動，通過兩種調制策略的結合，并且針對雙向開關管引入“解結耦”調制思想，能夠使矩陣變換器雙向開關管更加合理的工作，控制整個電路進行同頻同壓，變頻變壓的輸出；“解結耦”分為“解耦”和“結耦”兩部分，解耦是將雙向可控開關電路分解為單向可控開關電路，結耦是通過邏輯組合和變換生成“解耦”電路中各開關管的驅動信號，通過兩種調制策略的結合，能使矩陣變換器雙向開關管合理的工作，控制整個電路進行同頻同壓、變頻變壓的輸出；

針對單相電流型高頻鏈矩陣式電力電子變壓器的拓撲結構，提出了適用于該拓撲的解結耦單極倍頻電流型整體式單極倍頻正弦脈寬調制及電流型分立式混合脈寬調制相結合的調制策略，即先根據解耦思想將矩陣式變換器解耦為兩個普通的單相電流型高頻鏈矩陣式電力電子變壓器電路，再分別依據單極倍頻電流型整體式單極倍頻正弦脈寬調制及電流型分立式混合脈寬調制相結合的調制策略在正負工頻半周期內對可控開關管進行控制，以實現能量的傳遞，工作過程如下：

單相工頻正弦交流電經前級矩陣變換器轉化為正負交變的高頻交流方波，然后經過高頻變壓器實現輸出與輸入之間的電氣隔離并且耦合到高頻變壓器的副邊，再經過后級矩陣變換器轉化為工頻交流電，最后輸出交流電經過輸出濾波器濾波后，給負載供電。