[发明专利]三电平间接矩阵变换器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力转换技术领域，更具体地，涉及一种三电平间接矩阵变换器及控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的迅速发展，电力电子行业对电压频率和幅值的需求变得更加多样化。因而将电源电压转换为负载所需频率和幅值的电压，以适应电力电子行业对电压的多样化需求，已成为一种迫切需求。

现有技术中，主要采用矩阵变换器将电源电压直接转换为负载所需电压。其中，中心点箝位矩阵变换器(NPC MC)因其具备产生多电平输出电压的能力且转换效率高、结构紧凑以及箝位电路简单，被广泛应用于诸多场合。

但NPC MC在正常运行时，很难实现零平均中性点以保持中性点电位的平衡，同时还存在输入无功率控制范围受限以及整流即和逆变级在调制上需严格同步的问题。

发明内容

本发明提供一种三电平间接矩阵变换器及控制方法，以克服现有技术中，NPC MC在正常运行时，很难实现零平均中性点以保持中性点电位的平衡，同时还存在输入无功率控制范围受限以及整流即和逆变级在调制上需严格同步的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种三电平间接矩阵变换器，包括：输入电压选择器、有源三次谐波注入电路和逆变器；所述输入电压选择器输入端与三相交流电源连接，输出端分别与正负极直流母线连接，用于将所述三相交流电源提供的三相交流输入电压转换为六脉冲直流电压并提供给所述有源三次谐波注入电路和所述逆变器；所述有源三次谐波注入电路的上下两端分别与所述正负极直流母线连接，第三端分别与所述输入电压选择器的输入端和所述逆变器连接的输出端连接，用于产生三次谐波注入电感电流并分别注入所述输入电压选择器和所述逆变器；所述逆变器上下两端分别与所述正负极直流母线连接，输出端与负载连接，用于将所述六脉冲直流电压转换为目标三相交流输出电压并提供给所述负载。

结合第一方面第一种可能实现方式，在第二种可能实现方式中，所述有源三次谐波注入电路包括：高频单相半桥和三次谐波注入电感；所述三次谐波注入电感一端与所述高频单相半桥中点连接，另一端分别与所述输入电压选择器和所述逆变器连接。

结合第一方面第二种可能实现方式，在第三种可能实现方式中，所述输入电压选择器包括：双向工频整流器和三个前端双向开关；所述双向工频整流器分别与三个前端双向开关的一端连接，用于将所述三相交流电源提供的所述三相交流输入电压转换为六脉冲直流电压并提供给所述有源三次谐波注入电路和所述逆变器；所述三个前端双向开关的一端还分别与所述三相交流电源连接，所述三个前端双向开关的另一端均与所述三次谐波注入电感的另一端连接，用于将所述三次谐波注入电感电流的第一分量注入所述输入电压选择器。

结合第一方面第三种可能实现方式，在第四种可能实现方式中，所述逆变器包括：T型三电平逆变器和三个后端双向开关；所述T型三电平逆变器分别与三个后端双向开关的一端连接，用于将所述六脉冲直流电压转换为目标三相交流输出电压并提供给所述负载；所述三个后端双向开关的一端还分别与负载连接，所述三个后端双向开关的另一端均与所述三次谐波注入电感的另一端连接，用于将所述三次谐波注入电感电流的第二分量注入所述逆变器。

结合第一方面第三种可能实现方式，在第五种可能实现方式中，所述双向工频整流器包括六个整流开关；所述六个整流开关分为三组，每组两个整流开关；各组内的两个整流开关串联连接形成三个串联电路，所述三个串联电路并联连接；各组内的两个整流开关串联连接点与所述三相交流电源连接。

结合第一方面第四种可能实现方式，在第六种可能实现方式中，所述T型三电平逆变器包括六个逆变开关；所述六个逆变开关分为三组，每组两个逆变开关；各组内的两个逆变开关串联连接形成三个串联电路，所述三个串联电路并联连接；各组内的两个逆变开关串联连接点与所述三个后端双向开关的一端一对一连接。

结合第一方面第三种可能实现方式，在第七种可能实现方式中，所述三电平间接矩阵变换器还包括输入滤波器；所述输入滤波器包括三个电感和三个电容；所述三个电感和三个电容分为三组，每组一个电感和一个电容，各组内的电感和电容的一端串联连接；三个电感与所述三相交流电源连接；三个电感和电容串联连接点与三个前端双向开关的一端连接；三个电容的另一端连接。