[发明专利]一种双级矩阵变换器的载波调制方法

说明书

技术领域

本发明属于交流电能变换装置技术领域，具体涉及三相交流变频领域的双级式矩阵变换器的载波调制方法。

背景技术

双级式矩阵变换器的主功率电路拓扑如图1所示。它由6组双向功率开关构成的整流级和6组单向功率开关构成的逆变级级联而成。其中SX表示连接X相与直流母线正极P的功率开关，SX`表示连接X相与直流母线负极N的功率开关，X可以为输入端的A、B、C三相，也可为输出端的U、V、W三相。双级式矩阵变换器的输入端为A、B、C，一般连接至三相电网，输出端为U、V、W，一般连接至交流电机或感性负载设备。

双级式矩阵变换器的主流调制方法有双空间矢量调制和载波调制两种，其中双空间矢量调制方法的实施需要进行多次扇区划分以及复杂的矢量排序，计算过程复杂。

载波调制通过选取合适的载波与调制波交截产生PWM信号来控制功率开关的通断，其在实施过程中可自动产生所需要的矢量并维持相应的时间，更易于硬件实现，因此具有广泛的应用前景。

对双级式矩阵变换器而言，载波调制过程分为整流级调制和逆变级调制，传统的载波调制方法如图2所示。图中d_I为整流级调制信号，三角载波的幅值从0到1变化，周期与采样周期相同，d_I与三角波交截可生成整流级两斩波相功率开关的开关信号；逆变级使用非对称的三角波作为载波，该种载波使用不同的上升斜率和下降斜率以保证时序上与整流级的同步，载波周期为采样周期的一半，调制信号u_Uref、u_Vref、u_Wref与逆变级载波交截可生成对应输出桥臂的开关信号。在载波固定的情况下，调制信号的计算显得十分重要，传统的载波调制信号计算过程如下：

(1)整流级调制信号计算：

设三相输入电压分别为u_A、u_B、u_C，记输入电压的最大值为u_imax，输入电压的最小值为u_imin，输入电压的中间值为u_imid；整流级调制将选取两种较大的线电压使之出现在直流侧，控制两种线电压的出现时间保证输入电流的正弦。取绝对值最大的相，若该相电压符号为正，则在调制周期内该相始终连接至直流母线的正极，另外两相交替连接至直流母线负极，交替导通的功率开关的占空比分别为

dI=-uimin/uimaxdII=-uimid/uimax---(2.1)]]>

d_I对应电压幅值最小相的功率开关的占空比，d_II对应电压幅值中间相的功率开关的占空比。

若绝对值最大相电压符号为负，则在调制周期内该相始终连接至直流母线的负极，另外两相交替连接至直流母线正极，交替导通的功率开关的占空比分别为