[发明专利]一种基于三电平直接矩阵变换器的SVPWAM调制方法

说明书

本发明涉及一种基于三电平直接矩阵变换器的SVPWAM调制方法，调制方法包括如下步骤：(1)确定三电平直接矩阵变换器期望的输入相电流空间矢量和输出相电压空间矢量；(2)将三电平直接矩阵变换器虚拟为包括虚拟整流级和虚拟逆变级的串联电路模型；(3)对虚拟整流级采用SVPWAM调制确定虚拟整流级各开关管的开关信号；(4)对虚拟逆变级采用SVPWM调制确定虚拟逆变级各开关管的开关信号；(5)将虚拟整流级各开关管的开关信号以及虚拟逆变级各开关管的开关信号转换为三电平直接矩阵变换器各双向开关的开关信号。与现有技术相比，本发明能最大程度减少开关次数，降低开关损耗，同时也能降低输入电流的谐波含量，提高电网质量。

技术领域

本发明涉及一种三电平直接矩阵变换器控制方法，尤其是涉及一种基于三电平直接矩阵变换器的SVPWAM调制方法。

背景技术

交流电力变换器根据形式可以分为交-直-交变换器和交-交变换器两种类型。其中：交-直-交变换器由整流侧、逆变侧和中间直流环节构成；交-交变换器一般不包括直流环节，实现了交流到交流的直接变换。交-交电力变换器主要包括传统交-交变换器和矩阵式变换器。

虽然交-直-交变换器的研究与利用已经取得了长足的发展，但是随着节能环保理念的不断深化，其仍然存在着诸多不足，如变换器具有中间直流环节，这增加了装置体积及安装成本，而且不便于维护，直流环节的大电容中电解液会逐渐解析，变换器的性能会大大迅速降低；传统的交流变换器的输入侧采用全桥整流方式，会降低电网的功率因数，给电网带来较大的谐波污染；在生产化学物品的工业场所，变换器中含有的制动电阻可能会产生大的热量，导致化学物品燃烧或者爆炸，具有很大的安全隐患。

传统交-交变换器是由三组晶闸管反并联可逆桥式变流器组成，与交-直-交型变换器相比，它采用电网自然换流，只需要一次换流就能实现变频。其换流效率高，可以方便地实现四象限运行。这种变换器也存在着很多缺点，例如：使用晶闸管较多，接线较为复杂；其采用相控整流，功率因数较低；输出频率范围窄，只能为电网频率的1/3～1/2。因此，传统的交-交变频只能用于大容量低速重载的场合，如矿井提升机、碎石机等。

鉴于以上说明，传统的交流变换器存在一系列的缺陷。为了提高交流电机的运行性能，延伸交流传动在实际中的应用，矩阵变换器(Matrix Converter，MC)作为一种新型的绿色变换器，克服了传统变换器的不足。其输入功率因素可以任意调节，输入输出电流都呈正弦波、谐波含量少，输出频率和电压可调，能量可以双向传输，且无中间直流储能环节、体积小、可靠性高。多电平矩阵变换器(Multilevel MC，MMC)结合了矩阵变换器(MC)和多电平变换器的特点，多用于在高压大功率应用场合。由于多电平矩阵变换器(MMC)具备很多优点，例如较低的共模电压和较大的功率密度，使得多电平矩阵变换器具有广泛的应用前景。