[發(fā)明專利]一種矩陣變換器濾波器參數優(yōu)化方法

在審

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• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN113937990A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 許宇翔;王培良;蔡志端;雷能瑋
• 申請（專利權）人: 湖州學院
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M5/293
• 代理公司: 杭州西木子知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33325
• 代理人: 韓燕燕

本發(fā)明公開了一種矩陣變換器濾波器參數優(yōu)化方法，涉及矩陣變換器控制技術領域，包括根據輸入側LC濾波器約束條件和元件易購性，選擇獲得濾波電感和濾波電容的值；利用仿真分析獲得無阻尼電阻情況下輸入電流中諧振點附近的不同次諧波電流的實際含有率和基波電流幅值；由標準IEC6100?3?2獲取諧振點附近主要諧波的電流含量上限，并計算獲得抑制不同次諧波電流的阻尼電阻計算值；將此與常見電阻值系列表進行比對，獲得阻尼電阻實際值；分析不同阻尼電阻實際值條件下矩陣變換器的輸入性能獲得最優(yōu)輸入性能下阻尼電阻實際值。本發(fā)明有效抑制了輸入諧振點附近諧波電流的含量，兼顧了高頻段諧波的衰減效果，降低了控制難度和系統(tǒng)成本，極大提高了輸入側穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及矩陣變換器控制技術領域，具體涉及一種矩陣變換器濾波器參數優(yōu)化方法。

背景技術

矩陣變換器是一種直接交-交變換器，除了體積小、功率密度高、易于實現輸入電流的正弦控制及功率因數調節(jié)方便等優(yōu)點，在相同輸出頻率下，矩陣變換器系統(tǒng)中功率管節(jié)點溫度較低，且輸入側濾波電感損耗小，整機效率較常規(guī)的交-直-交變換器高。矩陣變換器應用領域主要集中在三相交流電機驅動，包括了三相感應電機、正弦波永磁同步電機和無刷永磁同步電機等電機應用場合。

矩陣變換器輸入側安裝有LC濾波器濾除開關頻率附近的高頻諧波用以提升輸入與輸出性能，因此，研究輸入側濾波器中參數的優(yōu)化設計具有重要意義。

現有文獻對輸入濾波器的研究主要集中在對其參數設計方面。例如，文獻1(夏益輝,張曉鋒,喬鳴忠,等.矩陣變換器輸入濾波器設計與研究[J].海軍工程大學學報,2014,26(4):18-22.)基于輸入濾波器參數以基波壓降、輸入功率因數及阻尼電阻的損耗等作為約束條件，提出了LC濾波器的設計方法，并詳細說明了設計步驟。

文獻2(王紅紅,胡彥奎,熊劍,等.矩陣變換器阻尼輸入濾波器的優(yōu)化設計[J].電氣傳動,2014,44(4):38-41.)提出一種輸入濾波器的優(yōu)化設計方法，該方法通過靜態(tài)尋優(yōu)，確定輸入濾波器阻尼的最優(yōu)值，但該方法中在濾波電容上并聯(lián)一個阻尼電阻，相當與給系統(tǒng)額外增加了一個負載，這勢必會極大的增加系統(tǒng)損耗，降低了利用率。

文獻3(童誠.三相-三相雙級矩陣變換器的研究與實現[D].合肥工業(yè)大學,2010:46-48.)提出了輸入濾波器中的電感及電容參數選擇方法，并對所設計的帶阻尼的輸入濾波器進行了仿真分析。

上述文獻主要集中在濾波電感與電容參數的選擇方法方面。由于LC濾波器是一個二階系統(tǒng)，即使考慮電感的等效電阻，該濾波器仍然是一個近似無阻尼的二階系統(tǒng)。前期研究表明，該系統(tǒng)容易受到變換器輸入端電流或網側電壓以及系統(tǒng)動態(tài)切換過程中產生諧波的影響，輸入側容易引起諧振進而影響輸入性能。

現有諧振抑制方法主要有虛擬阻尼法和被動阻尼法兩大類，前者需要多個電壓與電流傳感器采集LC濾波器上的電壓與電流瞬時值，通過提取高頻諧波量至控制回路中實現諧振的抑制，該方法運算較復雜且對單片機等處理器單元的處理速度要求高等不足，導致了系統(tǒng)成本較高。后者采用價格低廉的電阻用以阻尼輸入電流的諧振，具有對硬件性能要求低等優(yōu)勢。被動阻尼法中阻尼電阻對系統(tǒng)的性能至關重要，阻尼電阻取值過大，仍然可能會引起輸入諧振，若阻尼電阻過小，阻尼電阻上的損耗會上升，同時高頻段的抑制效果會下降，甚至會使系統(tǒng)中主要諧波含量超出國標規(guī)定的上限而限制了其應用。

發(fā)明內容

因此，為了克服上述缺陷，本發(fā)明實施例提供一種矩陣變換器濾波器參數優(yōu)化方法。

為此，本發(fā)明實施例的一種矩陣變換器濾波器參數優(yōu)化方法，包括以下步驟：

S1、根據矩陣變換器輸入側LC濾波器的約束條件，選擇獲得濾波電感L_f和濾波電容C_f的值，約束條件包括：截止頻率f_c取值為開關頻率f_s的1/10～1/5，且大于輸入頻率f_i的10倍，電容與電感器件的易購性；