[发明专利]用于抑制三相-单相矩阵变换器电流震荡及畸变的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相-单相矩阵变换器，尤其针对三相-单相矩阵变换器采用双电压合成调制策略实现变频的场合。

背景技术

矩阵变换器(Matrix Converter)最初由Venturini和Alesina于1980年提出的，随后经过了不断的研究和改进。但由于矩阵变换器本身的复杂性以及其控制的复杂性，使得它至今仍没有得到广泛的应用。随着技术的不断进步，特别是近些年由于新型电力器件的出现如NIGBT、RB-IGBT，以及高性能的DSP控制芯片的出现使矩阵变换器的研究进入到了一个新的阶段。包括双向开关设计，EMI问题和滤波器设计、保护问题等。其中两个双向开关的换流是最重要的问题，目前多以多步换流的方法来解决，这些进步最终将使得矩阵变换器进入实践领域。

随着单相变频电源需求量的增多，三相-单相矩阵变换器得到了关注，如Y.Miura，s.Kokubo，D.Maekawa等人于2008年在论文“Power Modulation Control of a Three-phase to Single-phaseMatrix Converter for a Gas Engine Cogeneration System.PESC，2008”中提出将三相-单相矩阵变换器应用与小型同步发电机控制系统，提高系统效率；以及Somnida Ratanapanachote，Han JU Cha，PrasadN Enjeti等人于2006年在论文“A Digitally Controlled Switch Mode Power Supply Based on MatrixConverter.IEEE Transactions on Power Electronics，2006”中提出将其应用于开关电源中，将三相工频交流电变换为单相高频交流电；还有梅杨，孙凯，周大宁等人于2005年在论文“Application of MatrixConverter in Auxiliary Drive System for Diesel Locomotives.Industry Application Conference，2005”中提出将其应用于电气铁道辅机系统中。

目前针对三相-单相矩阵变换器的研究主要集中于拓扑结构和控制策略，而基于双电压合成调制策略的三相-单相变换器由于具有自动抑制输入电压的不平衡扰动及最大线性电压传输比等优点，而受到了更多的关注。但在基于双电压合成调制策略的三相-单相矩阵变换器中，由于采用固定的触发脉冲分布方式，导致当输入电流脉冲在输入扇区切换时位置变化，出现了输入电流震荡现象，降低了系统的稳定性，并导致输出侧电流畸变，降低了系统输出质量。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种用于抑制三相-单相矩阵变换器输入电流震荡及输出电流畸变的控制系统，在保证输出电压的同时，降低三相-单相矩阵变换器的输入电流震荡及输出电流畸变。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明用于抑制三相-单相矩阵变换器电流震荡及畸变的控制系统，其三相-单相矩阵变换器主电路是由六个双向开关构成；其结构特点是在所述三相-单相矩阵变换器的控制系统中包括有输入电压采样单元、输入输出过流故障检测单元、TMS320LF2812主控制器、EPM1270辅控制器和驱动电路；

所述输入电压采样单元，采样任意两路输入线电压，并送入TMS320LF2812主控制器，以确定输入电压所属扇区；

所述输入输出过流故障检测单元，检测瞬时网侧电源和负载的过电流信息，并送入EPM1270辅控制器，同时送到TMS320LF2812主控制器；

所述TMS320LF2812主控制器，向所述EPM1270辅控制器实时发送输入线电压所属扇区信息，用以判断输入电压的扇区状态；在所述TMS320LF2812主控制器中给定三相-单相矩阵变换器的输出电压信息，以所述输出电压信息判断输出电压所属扇区，由所述输入电压和输出电压采用双电压合成法实时获得占空比，依据所述触发脉冲分布方式对占空比进行调整，将调整后的占空比输出到EPM1270辅控制器，同时发送输出电压扇区及同步信号至EPM1270辅控制器；

所述EPM1270辅控制器对TMS320LF2812主控制器输出的输入电压扇区、输出电压扇区、占空比以及同步信号依据所述触发脉冲分布方式进行解码，以减小输入电流脉冲位置在扇区切换过程中的变化；

所述驱动电路，用于三相-单相矩阵变换器双向开关的驱动。