[发明专利]一种基于混合有源三次谐波注入变换器的升压控制方法

说明书

本发明公开了一种基于混合有源三次谐波注入变换器的升压控制方法，该方法将电压型交流源置于H3IMC的电压型变换级（VSC）的交流侧，负载置于混合有源三次谐波注入变换级（H3C）的交流侧。在系统控制中，对负载电压幅值进行闭环控制，控制器输出作为电源电流中的有功分量的参考值，并根据输出滤波器吸收的无功分量计算出电源电流中的无功分量的参考值，由电源电流的闭环控制得到VSC的电压调制比和调制角度，从而使得系统正常工作，负载切换时保持电压幅值稳定，电源电流波形质量良好。本发明无需改变H3IMC拓扑结构，实现了性能良好的升压控制，适合运用于分布式发电等输入电压较小的场合。

技术领域

本发明涉及一种矩阵变换器控制方法，尤其涉及一种基于混合有源三次谐波注入变换器的升压控制方法，属于矩阵变换器控制领域。

背景技术

分布式发电系统中，大量分散的电力需求与资源相互链接，成为大电网有益的辅助和重要补充，提高了供电的可靠性。为了满足不同用电负载的需求，功率变换器成为分布式发电系统的关键组成部分之一。

矩阵变换器(Matrix Converter，MC)是一种直接AC-AC功率变换器。无需中间储能环节的优势，使其在多种应用场合越来越受到关注。

混合有源三次谐波注入矩阵变换器(Hybrid Active Third-Harmonic InjectionMatrix Converter，H3IMC)是MC的一种新型拓扑，拓扑包含具有三次谐波注入电路的三相不控整流级(H3C)与电压型逆变级(VSC)，如图1所示。H3IMC没有直流母线储能元件，继承了传统MC相对于传统的背靠背变换器在体积、重量和可靠性上的优势。此外，相对于传统MC，H3IMC还具有以下显著优点：

1)两级变换器控制上解耦，无需传统MC因输入和输出耦合要求严格的协同配合控制策略，降低了调制算法实现的复杂性；

2)虽然增加了元件，但其H3C比传统MC中整流级承受更小的电流应力，从而具有更高的可靠性和效率；

3)H3C交流侧电流高次谐波含量更少，有利于减轻滤波器设计的压力；同时，其直流母线电压为平滑的六脉波，电磁兼容性更好；

4)更重要的是，H3IMC的电压约束关系为：

其中u_hm为H3C交流侧电压幅值。虽然与传统MC类似，H3IMC从VSC交流侧到H3C交流侧也为升压变换，但H3C交流侧无功功率控制能力强，功率因数角的控制范围为即H3C交流侧无功功率任意可控。