[發(fā)明專利]一種三相—六相矩陣變換器的六相同步矢量調(diào)制方法

有效

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• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111917308B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 張湘;黃景春;關振宏;盧國濤;郭育華
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M5/22
• 分類號: H02M5/22
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄;廖祥文

本發(fā)明公開了一種三相—六相矩陣變換器的六相同步矢量調(diào)制方法，包括以下步驟：(1)六相輸出線電壓空間矢量調(diào)制；(2)三相輸入相電流空間矢量調(diào)制；(3)三相—六相矩陣變換器空間矢量調(diào)制；本方法采用間接控制策略，構(gòu)造一個虛擬的中間直流環(huán)節(jié)，將輸出電壓的合成過程分解為交—直變換和直—交變換兩部分；這兩部分都采用空間矢量調(diào)制方法，分別應用SVPWM整流和逆變技術(shù)對輸入電流波形和輸出電壓波形進行合成，適用于各種六相感性負載，對采用矢量控制的六相電機負載尤為合適；采用該方法能夠使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，降低了裝置的尺寸和重量，有效降低了系統(tǒng)的控制復雜度，顯著降低調(diào)制的工作量。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及矩陣變換器類交—交變頻器的調(diào)制算法及其中開關管的控制策略技術(shù)領域，特別涉及一種三相—六相矩陣變換器的六相同步矢量調(diào)制方法。

背景技術(shù)

多相電機與常規(guī)三相電機相比，在低壓大功率、可靠性要求高等應用場合具有難以逾越的優(yōu)勢，在這些領域內(nèi)，多相電機及其調(diào)速控制系統(tǒng)得到了廣泛應用，同時受到業(yè)內(nèi)人士及相關從業(yè)人員普遍關注和高度重視。多相電機系統(tǒng)可以采用低壓功率器件實現(xiàn)大功率控制，避免了功率器件串聯(lián)引發(fā)的器件均壓問題；在供電電壓受限的場合，中大功率的逆變器可由現(xiàn)有功率等級的單個功率器件實現(xiàn)，從而避免了由于功率器件并聯(lián)導致的器件均流問題；轉(zhuǎn)矩脈動的幅值減小，而脈動的頻率增加，系統(tǒng)動、靜態(tài)特性得到改善；采用相冗余結(jié)構(gòu)，改善了驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性；具有比三相電機調(diào)速系統(tǒng)更多的控制資源和潛能，可以使用一些非常規(guī)的控制模式。上述特點和優(yōu)勢促成多相電機系統(tǒng)深度發(fā)展和規(guī)模應用。

多相電機調(diào)速系統(tǒng)電路實現(xiàn)與三相電機調(diào)速系統(tǒng)基本相同，主要采用交—直—交變頻器和交—交變頻器，其中以交—直—交變頻器居多。變頻器的調(diào)制方法以SPWM和SVPWM為主。由于多相電機繞組相數(shù)較多，其調(diào)制技術(shù)相對復雜、困難。目前，六相電機變頻器的空間矢量調(diào)制方法種類繁多，但大同小異，區(qū)別不大。這些調(diào)制方法大多將六相繞組分成兩組，每組包含三相，即將一臺六相電機分解為兩臺三相電機，它們相互獨立。這種變換處理方式本質(zhì)上將一臺六相電機的調(diào)制轉(zhuǎn)換為對兩臺三相電機的調(diào)制。本發(fā)明則在一個六扇區(qū)矢量空間中完成調(diào)制工作，將一臺六相電機的調(diào)制轉(zhuǎn)換為對一臺三相電機的調(diào)制。轉(zhuǎn)換的三相電機數(shù)目的不同是本發(fā)明與當前通行的六相SVPWM調(diào)制算法間本質(zhì)區(qū)別的關鍵和根源。

當前，交—交變頻系統(tǒng)大多采用交—直—交的拓撲結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由兩部分構(gòu)成：輸入側(cè)的AC—DC整流器和輸出側(cè)的DC—AC逆變器。AC—DC整流器將輸入工頻交流電變換為直流電，DC—AC逆變器則將前級輸出的直流電變換為多相交流電。在一定范圍內(nèi)，輸出交流電的幅值、頻率及初始相位均可任意設置。針對三相交流輸入和六相交流輸出的交—直—交變頻實現(xiàn)方案通常為三相PWM整流器與六相逆變器級聯(lián)。其中的三相PWM整流器多采用空間矢量調(diào)制方法，將三相輸入看作三相交流電機定子繞組，參照三相交流電機矢量控制方法劃分矢量空間，依據(jù)SVPWM的矢量合成法則生成控制電壓矢量，從而得到要求的輸入電流波形。輸入側(cè)PWM整流器支持能量雙向流動，即輸入交流側(cè)—直流側(cè)和直流側(cè)—輸入交流側(cè)，因而它具有正向驅(qū)動負載和反向再生反饋的功能。輸出側(cè)的六相逆變器也采用空間矢量調(diào)制方法，矢量空間劃分、電壓矢量合成方法與輸入側(cè)PWM整流器類同，支持能量雙向流動。輸出側(cè)六相逆變部分通常采用的調(diào)制算法是基于三相逆變器的空間矢量調(diào)制算法，其基本思路是將一臺六相逆變器分解為兩臺三相逆變器分別應用三相SVPWM調(diào)制算法進行調(diào)制，控制六相橋臂中的開關管開通與關斷。