一種雙級矩陣變換器的載波調制方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙級矩陣變換器的載波調制方法，該方法應用控制系統對電網電壓進行采樣，根據整流級輸入電流空間矢量在所在扇區內的相對位置角計算有效電流矢量及零矢量的占空比，根據有效電流矢量及零矢量的占空比計算整流級的調制信號；計算一個調制周期內直流母線電壓的等效平均值，并結合有效電流矢量的占空比及零矢量的占空比計算逆變級調制信號；根據整流級、逆變級的調制信號生成所述雙級矩陣變換器的整流級功率開關、逆變級功率開關的控制信號。該方法以電流空間矢量為基礎，進行載波調制，抑制了窄脈沖的產生，抑制輸入電壓不平衡，簡化了雙級式矩陣變換器的調制過程，具有良好的應用前景和實用價值。
【專利說明】一種雙級矩陣變換器的載波調制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于交流電能變換裝置【技術領域】，具體涉及三相交流變頻領域的雙級式矩陣變換器的載波調制方法。
【背景技術】
[0002]雙級式矩陣變換器的主功率電路拓撲如圖1所示。它由6組雙向功率開關構成的整流級和6組單向功率開關構成的逆變級級聯而成。其中SX表示連接X相與直流母線正極P的功率開關，SX'表示連接X相與直流母線負極N的功率開關，X可以為輸入端的A、B、C三相，也可為輸出端的U、V、W三相。雙級式矩陣變換器的輸入端為A、B、C，一般連接至三相電網，輸出端為U、V、W，一般連接至交流電機或感性負載設備。
[0003]雙級式矩陣變換器的主流調制方法有雙空間矢量調制和載波調制兩種，其中雙空間矢量調制方法的實施需要進行多次扇區劃分以及復雜的矢量排序，計算過程復雜。
[0004]載波調制通過選取合適的載波與調制波交截產生PWM信號來控制功率開關的通斷，其在實施過程中可自動產生所需要的矢量并維持相應的時間，更易于硬件實現，因此具有廣泛的應用前景。
[0005]對雙級式矩陣變換器而言，載波調制過程分為整流級調制和逆變級調制，傳統的載波調制方法如圖2所示。圖中Cl1為整流級調制信號，三角載波的幅值從O到I變化，周期與采樣周期相同，Cl1與三角波交截可生成整流級兩斬波相功率開關的開關信號；逆變級使用非對稱的三角波作為載波， 該種載波使用不同的上升斜率和下降斜率以保證時序上與整流級的同步，載波周期為采樣周期的一半，調制信號uUMf、uVMf、Ulrrf與逆變級載波交截可生成對應輸出橋臂的開關信號。在載波固定的情況下，調制信號的計算顯得十分重要，傳統的載波調制信號計算過程如下:
[0006](I)整流級調制信號計算:
[0007]設三相輸入電壓分別為uA、uB、uc，記輸入電壓的最大值為Uiniax，輸入電壓的最小值為Uimin，輸入電壓的中間值為Uimid ;整流級調制將選取兩種較大的線電壓使之出現在直流偵牝控制兩種線電壓的出現時間保證輸入電流的正弦。取絕對值最大的相，若該相電壓符號為正，則在調制周期內該相始終連接至直流母線的正極，另外兩相交替連接至直流母線負極，交替導通的功率開關的占空比分別為
[d=-u.— In
[0008]J 1"腿(2.1)
Id11 = -Uimid/Uiaax
[0009]Cl1對應電壓幅值最小相的功率開關的占空比，dn對應電壓幅值中間相的功率開關的占空比。
[0010]若絕對值最大相電壓符號為負，則在調制周期內該相始終連接至直流母線的負極，另外兩相交替連接至直流母線正極，交替導通的功率開關的占空比分別為
【權利要求】
1.一種雙級矩陣變換器的載波調制方法，所述雙級矩陣變換器包括整流級、逆變級；所述整流級包括六組雙向功率開關組成的三相橋式整流電路，所述逆變級包括六組功率開關組成的三相逆變橋；其特征在于:該方法包括如下步驟: 步驟1.計算整流級調制信號Cl1，計算公式如下: di=dm+d0/2 其中，dm為有效電流矢量Im的占空比噸為零矢量的占空比；dm、d0的計算公式如下:
2.根據權利要求1所述的雙級矩陣變換器的載波調制方法，其特征在于: 所述整流級三角載波幅值從O到I變化，載波周期與調制周期相同；所述逆變級三角載波幅值從-1到I變化，載波周期與調制周期相同。
3.根據權利要求1或2所述的雙級矩陣變換器的載波調制方法，其特征在于:Uoffset__ (Uma；i+Umi.n)/2，其中，Umax 為 Uu、Uv、Uw 中的取大值，Umin 為 Uu、Uv、Uw 中的取小值。
【文檔編號】H02M5/458GK103427666SQ201310309919
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年7月23日 優先權日:2013年7月23日
【發明者】黃海濤, 周波, 秦顯慧, 劉曉宇, 雷家興 申請人:南京航空航天大學