本发明专利技术涉及矩阵变换器控制技术和高频交流链接技术，具体的说是涉及一种高压直流负载用AC-DC串联谐振矩阵变换器的控制方法。本发明专利技术的方法，提出了在高频电流半个周期内，采用激励电压先从高线电压切换到低线电压，然后再切换到0电压的控制策略，实现了3电压的瞬时合成，在实现等效激励电压调节的同时也使得每相输入线电流的平均值正比于相电压，只需较小滤波电感值即可实现高的功率因数和低谐波的电流。本发明专利技术的有益效果为，可以实现高效率，高功率因数和低谐波、低峰值电流的特点的稳压输出的AC-DC串联谐振矩阵变换器的控制。本发明专利技术尤其适用于AC-DC串联谐振矩阵变换器。
【技术实现步骤摘要】
一种AC-DC串联谐振矩阵变换器的控制方法
本专利技术涉及矩阵变换器控制技术和高频交流连接技术，具体的说是涉及一种高压直流负载用AC-DC串联谐振矩阵变换器的控制方法及装置。
技术介绍
高压直流电源在连续波以及长脉冲调制器高功率微波系统中有着广泛应用。为了满足未来高技术战争的军事需求，高功率微波系统在朝着高功率、小型化、轻量化的方向发展，这就要求其电源有更高的功率密度，效率和功率因数。目前普遍使用的电源一般采用存在中间直流储能环节的DC-Link技术，中间储能环节的存在必然会增加电源系统的体积和重量，降低了电源的功率密度；另外，这种电源在其电网输入端的电能质量不高，功率因数较低、谐波含量较大，为了进行校正或抑制，必然需要引入额外的电力电子器件，这样又进一步降低了供电系统的功率密度和效率，为了解决上述问题，研究新拓扑结构与控制技术的电源，提高电源的效率，功率密度和功率因数就变得尤为重要。矩阵变换器具有能量双向流通、正弦输入输出电流、输入功率因数可控、输出电压幅值和相位可控、无中间储能环节和结构紧凑等诸多优点，将矩阵变换器应用于高压直流电源将显著提高电源的功率密度。目前矩阵变换器的调制算法主要分为AV调制算法，瞬时电压合成算法和空间矢量调制算法。这些调制算法相对复杂，计算量较大，更重要的是不能适用在高频(几十kHz)输出场合。当前矩阵变换器的换流策略主要分为电压型和电流型换流策略，为实现可靠的换流输入需串联较大电感防止输入短路，输出需采用箝位电路防止输出开路，而这些方法也不适用于当前高频工作的拓扑电路。应用在高频输出场合的矩阵变换器称为高频交流链，随着矩阵开关后接的主回路类型以及工作模式的不同，矩阵开关的控制策略、换流策略均不同，不能借鉴已有的方法；为了减小电源的输出纹波、提高输入侧功率因数、同时减小主回路电流峰值，需研究应用适用于当前拓扑电路和工作模式的新型控制策略和换流策略。
技术实现思路
本专利技术所要解决的，就是针对上述常规矩阵变换器的不足，提出一种实现稳压输出的AC-DC串联谐振矩阵变换器的控制方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种AC-DC串联谐振矩阵变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤:a.实时米集负载电压Vtl和三相电压源的三相输入相电压ua, ub, U。；b.根据实时采集到的三相输入相电压ua，ub, U。的相对大小关系，将每个输入相电压周期划分为12个区间，每个区间内相电压的极性和大小确定，且保持单调变化，所述12个区间具体为:区间I:ua > Uc > ub, Up=Ua, UM=uc, UN=ub ；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种AC‑DC串联谐振矩阵变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：a.实时采集负载电压V0和三相电压源的三相输入相电压ua，ub，uc；b.根据实时采集到的三相输入相电压ua，ub，uc的相对大小关系，将每个输入相电压周期划分为12个区间，每个区间内相电压的极性和大小确定，且保持单调变化，所述12个区间具体为：区间Ⅰ：ua＞uc＞ub，UP=ua，UM=uc，UN=ub；区间Ⅱ：ua＞ub＞uc，UP=ua，UM=ub，UN=uc；区间Ⅲ：ua＞ub＞uc，UP=uc，UM=ub，UN=ua；区间Ⅳ：ub＞ua＞uc，UP=uc，UM=ua，UN=ub；区间Ⅴ：ub＞ua＞uc，UP=ub，UM=ua，UN=uc；区间Ⅵ：ub＞uc＞ua，UP=ub，UM=uc，UN=ua；区间Ⅶ：ub＞uc＞ua，UP=ua，UM=ub，UN=uc；区间Ⅷ：uc＞ub＞ua，UP=ua，UM=ub，UN=uc；区间Ⅸ：uc＞ub＞ua，UP=uc，UM=ub，UN=ua；区间Ⅹ：uc＞ua＞ub，UP=uc，UM=ua，UN=ub；区间Ⅺ：uc＞ua＞ub，UP=ub，UM=ua，UN=uc；区间Ⅻ：ua＞uc＞ub，UP=ub，UM=uc，UN=ua；其中Up幅值最大，UM幅值最小；定义高线电压Uj=|UP‑UN|，低线电压Uk=|UP‑UM|；c.采用低线电压Uk、高线电压Uj以及0电压共同参与的组合方式完成激励，即采用6过程的工作模式，谐振电流正半周和负半周均进行2次换流且均包含3个工作过程，正负半周激励电压的极性相反，具体为：第1个工作过程采用高线电压Uj，第2个工作过程采用低线电压Uk，第3个工作过程采用0电压，第4个工作过程采用高线电压‑Uj，第5个工作过程采用低线电压‑Uk，第6个工作过程采用0电压；假设在1‑2工作过程中，从UM相流出电荷量为Q1,从UN相流出电荷量为Q2，在4‑5工作过程中，流出UM相的电荷量为Q3,流出UN相的电荷量为Q4，根据电荷量精确分配的调制策略，在一个谐振电流半周期内，使不同相流出或流入的电荷量之比等于各自的相电压绝对值之比，可得电荷分配比例：定义K=Q2Q1+Q2=Q4Q3+Q4,]]>则K=K11+K1;]]>d.根据谐振电容电压峰值ucmax和负载电压V0，获取顺序接入的高线电压Uj、低线电压Uk和0电压中每个电压需要接入的时间以及三个电压的切换时间点,具体方法为：根据串联谐振变换器工作特性，以谐振电容电压为横轴、谐振电流i与特征阻抗Z的乘积值为纵轴构建平面直角坐标系，谐振电路特征阻抗其中Lr为谐振电感值，Cr为谐振电容值，假设谐振电流正半周的3个工作过程对应的轨迹为分别以O1、O2、O3为圆心并分别以R1、R2、R3为半径的相连接的圆弧，连接点为P1和P2，激励电压分别为高线电压Uj，低线电压Uk和0电压，定义O1=Uj‑V0，O2=Uk‑V0，O3=‑V0，在电流正半周期内，假设第1和第2工作过程对应的谐振电容电压变化量分别为Δuc1和Δuc2，Δuc1和Δuc2的比值与和这两过程对应的电荷量Q1和Q2的比值相等，电容电压峰值为ucmax，稳态工作时，谐振电容电压正最大值与负最大值相等，因而在电流为0的开始时刻对应谐振电容起始电压可定为‑ucmax，设连接点P1和P2分别对应的横坐标值为u1和u2，即u1为第1过程结束后谐振电容电压，u2为第2过程结束后谐振电容电压，通过公式：R22-(u1-O2)2=R12-(u1-O1)2R32-(u2-O3)2=R22-(u2-O2)2R1=O1+ucmaxR3=ucmax-O3=R1-O1-O3]]>前两项可得：(u1-O2)2-(u1-O1)2=R22-R12(u2-O3)2-(u2-O2)2=(R1-O1-O3)2-R22]]>简化后得：u1=[R22-R12O1-O2+(O1+O2)]/2]]>U2=[(R1-O1-O3)2-R22O2-O3+(O2+O3)]/2]]>根据电荷分配约束条件：K=Q2Q1+ΔQ2=CΔuc2C(Δuc2+Δuc1)=u2-u1ucmax+u2]]>可得：R2=(O2-O3)(ucmax2+O22+2O1ucmax)+2K(O2-O1)(O2-O3)ucmax-(1-K)(O2-O1)(ucmax2+O22-2O3ucmax)(O1-O3)+K(O2-O1)]]>根据ucmax、O1、O2、O3和K值可得到u1和u2的值；u2=[(ucmax-O3)2-R22O2-O3+(O2+O3)]/2]]>u1＝(1‑K)u2‑Kucmax设第一工作过程轨迹对应的弧度为θ1、第二工作过程轨迹对应的弧度为θ2、第三工作过程轨迹对应的弧度为θ3，其对应的表达式分别为：&th...
【技术特征摘要】
1.一种AC-DC串联谐振矩阵变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: a.实时米集负载电压Vtl和三相电压源的三相输入相电压ua,ub, Uc ； b.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，刘庆想，张政权，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。