[发明专利]一种解阵重构四段式空间矢量控制方法

说明书

本发明公开了一种解阵重构四段式空间矢量控制方法，属于电力电子变换器控制领域，在三相高频链矩阵式逆变器拓扑中，所述控制方法包括四段式空间矢量调制和解阵重构思路；三相高频链矩阵式逆变器应用所述控制方法，后级三相矩阵变换器解阵为正、负组传统逆变器；采用四段式空间矢量调制控制解阵后的传统逆变器；在重构思路控制下，当解阵后的正、负组传统逆变器工作在有效矢量状态时，前级H桥高频逆变拓扑向后级传输功率，而当解阵后的正、负组传统逆变器工作在零矢量状态时，前级H桥高频逆变拓扑处于死区状态停止传输能量，而后级三相矩阵变换器处于全1状态。本发明可实现三相高频链矩阵式逆变器的直交功率变换以及后级变换器自适应一步换流。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器控制领域，尤其是一种解阵重构四段式空间矢量控制方法。

背景技术

逆变器是一种将直流电能转化成交流电能的拓扑装置，而高频链逆变器采用高频变压器替代传统的工频变压器克服了传统变压器体积大等应用缺点。

高频链矩阵式逆变器将直流电转换成交流电过程与传统逆变器不同之处在于变换过程包括直流/高频交流/低频交流三阶段的变换形式。高频链矩阵式逆变器与传统变换器相比，具有无中间储能环节、能量双向流动、体积小、效率高等优点。

在现有技术的研究中，高频链矩阵式逆变器的调制大多基于正弦脉宽调制，但正弦脉宽调制的电压传输率较低；而关于高频链矩阵式逆变器空间矢量调制较少，同时空间矢量调制的合成方式多为七段式的合成方式，在高频开关周期中，开关切换次数较多造成开关损耗高；由于后级单相-三相矩阵变换器含有双向开关管结构，高频变压器漏感等影响，研究较多的换流策略较为复杂。因而现有研究的控制方法不利于高频链矩阵式逆变器的应用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种解阵重构四段式空间矢量控制方法，解决了在电压型三相高频链矩阵式逆变器拓扑中后级单相-三相矩阵变换器处于零矢量状态时高频变压器漏感电流续流的问题和高频变压器磁饱和等问题，减小了变换器的控制难度，实现了电压型三相高频链矩阵式逆变器的功率变换和安全换流，提高了系统效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种解阵重构四段式空间矢量控制方法，电压型三相高频链矩阵式逆变器电路拓扑包括直流输入电源u_dc、前级H桥电压型高频逆变结构、高频变压器、后级单相-三相矩阵变换器结构、输出三相LC滤波器和三相纯阻性负载，其特征在于：

所述控制方法包括四段式空间矢量调制和解阵重构思路；在电压型三相高频链矩阵式逆变器中，应用解阵重构四段式空间矢量控制方法，后级单相-三相矩阵变换器结构解阵为正、负两组传统三相逆变器工作；采用四段式空间矢量调制控制解阵后的传统三相逆变器，且四段式空间矢量调制采用锯齿载波合理分配合成矢量；在重构思路下，当后级单相-三相矩阵变换器解阵得到的正、负组传统三相逆变器工作在有效工作矢量状态时，前级H桥电压型高频逆变结构向后级单相-三相矩阵变换器结构进行正常的功率传输，而当后级单相-三相矩阵变换器解阵得到正、负组传统三相统逆变器工作在零矢量状态时，前级H桥电压型高频逆变结构停止向后级单相-三相矩阵变换器结构传递能量且处于死区状态，后级单相-三相矩阵变换器结构处于全“1”状态。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述前级H桥电压型高频逆变结构包括由可控开关管S₁和可控开关管S₂顺向连接构成的第一逆变桥臂和由可控开关管S₃和可控开关管S₄顺向连接构成的第二逆变桥臂；直流输入电压源u_dc的正极与可控开关管S₁的集电极、可控开关管S₃的集电极相连；直流输入电压源u_dc的负极与可控开关管S₂的发射极、可控开关管S₄的发射极相连；