[發明專利]一種并聯矩陣變換器的環流和無功控制方法

有效

• 申請號: 202110599145.8
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113258793B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 雷家興;黃鑫林;馮雙
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M5/04
• 分類號: H02M5/04;H02M1/088;H02M1/42
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 于晶晶

本發明涉及功率變換器技術領域，尤其是一種并聯矩陣變換器的環流和無功控制方法，現提出如下方案，其包括通過建立矩陣變換器在不同運行狀態下的擬合系數形成離線查找表，根據離線查找表計算出滿足矩陣變換器輸入無功功率需求的參考環流和各個變換器的參考輸入無功電流，對矩陣變換器的實際輸出電流進行分解產生實際環流，對實際環流進行閉環控制，根據差模電壓計算出各變換器的參考輸出電壓，根據參考輸入無功電流和參考輸出電壓對各變換器進行調制，控制各變換器的開/關狀態。本發明通過在并聯矩陣變換器中產生環流以改造各變換器的輸出電流，從而使各變換器獲得理想的輸入無功電流，解決矩陣變換器無法持續實現無功補償的問題。

技術領域

本發明涉及功率變換器領域，尤其是一種并聯矩陣變換器的環流和無功控制方法。

背景技術

矩陣變換器作為一種高功率密度直接AC-AC功率變換器，可以實現交流電幅值、相位、頻率等參數的直接變換，與傳統交-直-交變換器或雙PWM變換器相比，矩陣變換器沒有中間直流儲能環節，能以十分緊湊的電路結構獲得優異的調速性能，有利于大幅度提升整個系統的功率密度，一般來說，在中大功率應用場合，使用矩陣變換器的系統功率密度可以達到使用傳統交-直-交變換器或雙PWM變換器的系統功率密度的1.5倍以上。

為了滿足實際的工作需求，矩陣變換器正常運行時需要在其輸入側安裝濾波電容，濾波電容會產生一個正比于輸入頻率的容性無功功率，且該容性無功功率還會隨負載變化而發生變化，導致電源功率因數嚴重惡化，為防止電源功率因數惡化，需要通過矩陣變換器的輸入無功控制對濾波電容產生的容性無功進行補償，然而，由于矩陣變換器缺少母線儲能元件，其輸入無功控制和負載控制會直接耦合并產生交互影響，使矩陣變換器的最大無功控制能力和電壓利用率相互制約，在一些情況下，矩陣變換器會無法持續實現無功補償。

為此，本發明提出了一種并聯矩陣變換器的環流和無功控制方法。

發明內容

為解決現有技術中的問題，本發明提出了一種并聯矩陣變換器的環流和無功控制方法。

本方法包括離線計算和在線控制兩個部分，根據并聯矩陣變換器的運行范圍，取數據點構成并聯矩陣變換器的所有運行狀態，由優化算法求解出所有運行狀態的最優環流dq分量i_hd和i_hq，以及各變換器輸入無功電流I_iqx和I_iqy，采用函數擬合方法得到輸入無功電流I_iq和i_hd、i_hq、I_iqx、I_iqy的數學關系，保存所有運行狀態下的擬合系數形成離線查找表；根據并聯矩陣變換器的實際運行情況得到其參考輸入無功電流i_iq^*、調制比λ_u、輸出電流dq分量i_md和i_mq，由離線查找表計算出并聯矩陣變換器需控制的參考輸入無功電流i_iqx^*和i_iqy^*，由電壓計算得到并聯矩陣變換器需控制的參考輸出電壓u_ox^*和u_oy^*，最終對并聯矩陣變換器進行調制，實現在線控制。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種矩陣變換器的環流和無功控制方法，包括計算出滿足矩陣變換器輸入無功功率需求的參考環流和各個變換器的參考輸入無功電流，對矩陣變換器的實際輸出電流進行分解產生實際環流，對實際環流進行閉環控制，根據實際環流與參考環流間的差模電壓計算出各變換器的參考輸出電壓，根據所述參考輸入無功電流和參考輸出電壓對各變換器進行調制，控制各變換器的開/關狀態。