本发明适用于双级矩阵变换器整流级的混合式换流方法,整流级调制策略采用X型扇区划分方法,将一个周期分为6个扇区,再以每一扇区中幅值同极性两相电压相等处为界细分为2个扇区,共分为12扇区;判断调制生成的脉冲是否大于四步换流时间,如大于则为宽脉冲,否则为窄脉冲,宽脉冲处实施四步换流,窄脉冲处采用零电流换流;并提供一种依据整流级开关占空比调整逆变级调制波的零电流换流简易实现方法。
本发明的技术方案是,一种适用于双级矩阵变换器整流级的混合式换流方法,整流级调制策略采用X型扇区划分方法,将一个周期分为6个扇区,再以每一扇区中幅值同极性两相电压相等处为界细分为2个扇区,共分为12扇区;判断调制生成的脉冲是否大于四步换流时间,如大于则为宽脉冲,否则为窄脉冲,宽脉冲处实施四步换流,窄脉冲处采用零电流换流。
适用于双级矩阵变换器整流级的混合式换流方法,整流级调制策略采用X型扇区划分方法,将一个周期分为6个扇区(Ⅰ),再以每一扇区中幅值同极性两相电压相等处为界细分为2个扇区(Ⅱ),共分为12扇区;判断调制生成的脉冲是否大于四步换流时间,如大于则为宽脉冲,否则为窄脉冲(Ⅲ),宽脉冲处实施四步换流(Ⅳ),窄脉冲处采用零电流换流(Ⅴ)。 常规零电流换流中逆变级载波峰值点时刻追踪整流级开关切换点会导致三角载波为非规则波形,该三角波峰值点时刻变化,为一动态波形,非规则动态三角载波给工程实现带来了较大困难。本发明对现有技术进行改进,本发明双级矩阵变换器的混合式换流方法的的零电流换流实现方法如图12所示,逆变级载波峰值点随整流级开关占空比d1大小变化,产生斜率为1/Ts和-1/Ts的规则锯齿载波(Ⅵ),将逆变级信号波由mxp调整成d1mxp和(1-d1)mxp两段(Ⅶ),分别与上述规则锯齿载波(Ⅵ)比较,便可生成零矢量时刻追踪整流级开关切换点的逆变级开关信号(Ⅷ)。由于d1mxp+(1-d1)mxp=mxp,逆变级的零矢量时刻在变化,但逆变级的有效矢量作用时间却始终不变,在确保不影响输出波形质量的前提下,能有效解决零电流协调换流较难实现的难题。
随着微电子技术和电力电子技术的迅猛发展,各种电力电子变换器在国民经济建设中得到了越来越广泛的应用,这些电力变换器大多采用含储能电容的不可控二极管整流,这种变换器的成熟推广,在带来可观效益的同时也带来了谐波污染、功率因数低、直流滤波电容寿命短等负面影响。因此,开发“绿色”变换器成为众多专家和学者研究的重点。
“绿色”变换器应该具有以下特点:具有正弦的输入输出特性;输入功率因数可控;输出电压幅值、频率调节范围宽广;能量传输可逆、可实现四象限运行。
双级矩阵变换器拓扑为三相AC-DC-AC两级变换结构,如图1所示,在理想条件下具有以下特点:优良的输入输出性能、能量传输可逆;无中间直流环节电容器和电感,结构紧凑、体积小、效率高;在多驱动系统中,直流侧可连接多个逆变级,降低系统成本;无需三相桥式整流器作为箝位保护电路,成本低,可靠性高。由上述优良特性知双级矩阵变换器是一种“节能环保型绿色”电力电子变换器。
双级矩阵变换器虽然性能优越,但至今仍停留在理论研究和实验样机阶段,主要原因之一是双级矩阵变换器采用双向开关,工作时必须同时满足输入侧不能短路和输出侧不能开路两个约束条件,需特殊换流模式:现有的换流方式为四步换流及零电流换流两种。四步换流策略实现复杂,控制难,整流级调制策略在每个扇区与相邻扇区切换的区域,调制生成的PWM脉冲较窄,脉冲宽度小于最小换流时间,于是不能提供足够的时间完成四步换流,四步换流失效,窄脉冲处换流失败则会导致任两相直通,从而损坏功率开关,系统可靠性不高,开关损耗大。零电流换流需整流级和逆变级同时协调,由于整流级是高频调制,整流级开关切换点全部利用零电流换流实现,即整流级开关在逆变级零矢量处切换,逆变级载波波峰或波谷对应零矢量,这就需要逆变级产生一个峰值时刻跟踪整流级开关切换点的动态变化三角载波,这给工程实现带来了困难,同时由于逆变级零矢量宽度有限,整流级宽脉冲处逆变级零矢量追踪覆盖存在较大困难,宽脉冲处零电流换流失效。
本发明在确保系统具有优良网侧性能和传动性能的同时,有效消除了由换流失效导致的过电流/过电压尖峰,实现了安全可靠换流,提高了系统可靠性,为双级矩阵变换器的进一步工程应用奠定了基础。
本发明双级矩阵变换器的混合式换流方法的的零电流换流实现方法,逆变级载波峰值点随整流级开关占空比d1大小变化,产生斜率为1/Ts和-1/Ts的规则锯齿载波(Ⅵ),将逆变级信号波由mxp调整成d1mxp和(1-d1)mxp两段(Ⅶ),分别与上述规则锯齿载波(Ⅵ)比较,便可生成零矢量时刻追踪整流级开关切换点的逆变级开关信号(Ⅷ)。由于d1mxp+(1-d1)mxp=mxp,逆变级的零矢量时刻在变化,但逆变级的有效矢量作用时间却始终不变,在确保不影响输出波形质量的前提下,能有效解决零电流协调换流较难实现的难题,此项专利技术应用前景广泛。
本专利目前处于研发阶段,含金量高,可以为企业带来更大的经济效益。
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