一种减小间接矩阵变换器共模电压的不连续脉宽调制方法技术

本发明专利技术的一种减小间接矩阵变换器共模电压的不连续脉宽调制方法，区别于传统整流级6扇区的划分，将每个传统整流扇区细分为两个小扇区；逆变级采用相邻的两个有效电压矢量和一个零电压矢量(V

【技术实现步骤摘要】
一种减小间接矩阵变换器共模电压的不连续脉宽调制方法
本专利技术涉及一种电力电子
，具体涉及一种减小间接矩阵变换器共模电压的不连续脉宽调制方法。
技术介绍
矩阵变换器(MatrixConverter，MC)是在周波变换器基础上发展起来的一种直接AC-AC交流变换器，具有输出电压波形可控、输入输出电流正弦、输入功率因数可控且不受输出功率因数的限制、集成度高、能量密度大等优势，成为极具潜力的新一代电能变换装置。矩阵变换器从拓扑结构上可分为直接矩阵变换器(DirectMatrixConverter，DMC)和间接矩阵变换器(Indirectmatrixconverter，IMC)。相比于DMC，IMC所需的开关器件数量少，结构更为紧凑，因此IMC颇有发展潜力。矩阵变换器在运行过程中会在负载中性点处产生共模电压，共模电压会影响矩阵变换器驱动的电机系统中的电机绕组绝缘，同时会产生流入地线的高频漏电流，产生强烈的电磁干扰(EMI)问题，影响周围设备的正常运行。现有抑制间接矩阵变换器共模电压的方法可分为硬件补偿和调制方法两大类。第一类，在间接矩阵变换器拓扑结构中增加硬件补偿。该方法可以有效地抑制共模电压，但却破坏了矩阵变换器结构紧凑的特点，降低了运行可靠性。第二类，优化调制方法，该类方法保持了矩阵变换器结构特点，且只需要改变调制算法而易于实现。传统的优化调制方法是以牺牲电压传输比或输入输出波形质量、增加开关转换次数来减小共模电压，导致变换器驱动电机系统调速范围窄、能量损耗大等问题。在传统的不连续脉宽调制(DPWM)方法中，主要利用DPWM调制中开关动作少的特点来减小开关损耗，提高能量传输效率，但未考虑对共模电压的抑制。
技术实现思路
本专利技术针对现有调制技术的不足，提出了一种在保证了输入输出波形质量和电压传输比与传统DPWM调制方法相同的基础上，有效地降低间接矩阵变换器共模电压峰值的不连续脉宽调制方法。本专利技术的技术方案如下：一种减小间接矩阵变换器共模电压的不连续脉宽调制方法，将整流级的三相输入电压在一个周期内划分为12个小扇区，即k＝1_I，1_II，2_I，2_II，3_I，3_II，4_I，4_II，5_I，5_II，6_I，6_II；在整流级和逆变级包括以下调制步骤：S1：逆变级采用相邻的两个有效电压矢量和一个零电压矢量合成调制；当参考输入电流位于不同的整流扇区时，逆变级的零电压矢量Vzero的选择为：S2：整流级的调制方法包括：1)在逆变级采用有效电压矢量时，整流级采用有效电流矢量；2)在逆变级采用零电压矢量时，整流级采用共模电压幅值小的零幅值有效电流矢量Iactive_0。所述步骤S2具体包括：S21：整流级在采用两个相邻有效电流矢量Iδ、Iγ合成调制下，分别计算两个有效电流矢量的占空比dδ、dγ；S22：逆变级在采用两个相邻有效电压矢量Vα、Vβ和一个零电压矢量Vzero合成调制下，分别计算三个矢量对应的占空比dα，dβ和dzero；S23：在整流级采用两个相邻有效电流矢量、逆变级采用两个相邻有效电压矢量和一个零电压矢量的调制下，计算在dδ时段两个相邻有效电压矢量Vα、Vβ对应的占空比dα_δ、dβ_δ，以及在dγ时段两个相邻有效电压矢量Vα、Vβ对应的占空比dα_γ、dβ_γ；S24：在零电压矢量dzero时段，利用两个相邻有效电流矢量Iδ、Iγ的幅值为0的特性，整流级在两个相邻有效电流矢量Iδ、Iγ中选择共模电压小的零幅值有效电流矢量Iactive_0；其中零幅值有效电流矢量Iactive_0与两个相邻有效电流矢量Iδ，Iγ的关系为：S25：在占空比dα_δ和dβ_δ时段，整流级采用有效电流矢量Iδ；在dα_γ和dβ_γ时段，整流级采有效电流矢量Iγ。在所述dzero时段，整流级采有零幅值效电流矢量Iactive_0对应的占空比dactive_0＝dzero＝1-dα-dβ。在所述dα_δ和dβ_δ时段，整流级采有效电流矢量Iδ对应的占空比dI_δ＝dα_δ+dβ_δ。在所述dα_γ和dβ_γ时段，整流级采有效电流矢量Iγ对应的占空比dI_γ＝dα_γ+dβ_γ。本专利技术的技术效果如下：本专利技术的一种减小间接矩阵变换器共模电压的不连续脉宽调制方法，逆变级采用相邻的两个有效电压矢量和一个零电压矢量(V0或V7)合成调制，基于逆变级零电压矢量作用时有效电流矢量Iactive幅值为0的特性，整流级的调制方法分为两部分：1)在逆变级采用有效电压矢量时，整流级采用两个相邻有效电流矢量Iδ、Iγ；2)在逆变级采用零电压矢量时，整流级采用共模电压幅值小的零幅值有效电流矢量Iactive_0。由于零电压矢量和零幅值有效电流矢量作用时，不影响参考电压矢量和参考电流矢量的合成，且有效电压矢量的占空比与传统DPWM调制方法相同，因此本专利技术的调制方法可以保证输入输出性能以及电压传输比等特性不比传统DPWM调制差。本专利技术在零电压矢量和零幅值有效电流矢量作用下的输出共模电压峰值为输入电压峰值Vin的0.5倍，有效电压矢量和有效电流矢量作用下的共模电压峰值为输入电压峰值Vin的0.577倍，和传统DPWM调制相比，最大共模峰值降低了42.3％。综上所述，本专利技术在保证输入输出波形质量和电压传输比与传统DPWM调制方法基本相同的基础上，有效地降低了间接矩阵变换器的共模电压峰值。本专利技术还结合仿真和实验来验证本专利技术减小间接矩阵变换器共模电压的新型DPWM调制方法的有效性。附图说明图1是间接矩阵变换器的拓扑结构示意图图2(a)是传统DPWM整流扇区的三相输入电压图2(b)是传统DPWM整流扇区图2(c)是传统DPWM逆变扇区图2(d)是传统DPWMMIN方法整流级和逆变级矢量排布图2(e)是传统DPWMMAX方法整流级和逆变级矢量排布图3(a)-(b)是整流级采有效矢量、逆变级分别采用有效电压矢量和零电压矢量的等效电路图图4是本专利技术调制方法下整流级12扇区的三相输入电压图5(a)-(b)是本专利技术调制方法下整流级和逆变级矢量排布图6是本专利技术调制方法下在整流级扇区和逆变级扇区的矢量选择图7(a)-7(b)是本专利技术调制方法和两种传统DPWM调制方法在电压传输比为0.4和0.8的仿真波形图8是本专利技术调制方法和两种传统DPWM调制方法在电压传输比为0.4的共模电压ucm、输出线电压uAB、输出电流iA、输入电流ia的实验波形图9是本专利技术调制方法和两种传统DPWM调制方法在电压传输比为0.8的共模电压ucm、输出线电压uAB、输出电流iA、输入电流ia的实验波形具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。如图1所示，从拓扑结构来看，间接矩阵变换器(Indirectmatrixcon本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减小间接矩阵变换器共模电压的不连续脉宽调制方法，将整流级的三相输入电压在一个周期内划分为12个小扇区，即k＝1_I，1_II，2_I，2_II，3_I，3_II，4_I，4_II，5_I，5_II，6_I，6_II；在整流级和逆变级包括以下调制步骤：/nS1：逆变级采用相邻的两个有效电压矢量和一个零电压矢量合成调制；当参考输入电流位于不同的整流扇区时，逆变级的零电压矢量V

【技术特征摘要】
1.一种减小间接矩阵变换器共模电压的不连续脉宽调制方法，将整流级的三相输入电压在一个周期内划分为12个小扇区，即k＝1_I，1_II，2_I，2_II，3_I，3_II，4_I，4_II，5_I，5_II，6_I，6_II；在整流级和逆变级包括以下调制步骤：
S1：逆变级采用相邻的两个有效电压矢量和一个零电压矢量合成调制；当参考输入电流位于不同的整流扇区时，逆变级的零电压矢量Vzero的选择为：



其中V0、V7为零电压矢量
S2：整流级的调制方法包括：
1)在逆变级采用有效电压矢量时，整流级采用有效电流矢量；
2)在逆变级采用零电压矢量时，整流级采用共模电压幅值小的零幅值有效电流矢量Iactive_0。


2.如权利要求1所述的一种减小间接矩阵变换器共模电压的不连续脉宽调制方法，其特征在于：所述步骤S2中，在逆变级采用有效电压矢量时，
S21：整流级在采用两个相邻有效电流矢量Iδ、Iγ合成调制下，分别计算两个有效电流矢量的占空比dδ、dγ；
S22：逆变级在采用两个相邻有效电压矢量Vα、Vβ和一个零电压矢量Vzero合成调制下，分别计算三个矢量对应的占空比dα，dβ和dzero；
S23：在整流级采用两个相邻有效电流矢量、逆变级采用两个相邻有效电压矢量和零电压矢量的调制下，计算在dδ时段两个相邻有效电压矢量Vα、Vβ对应的占空比dα_δ、dβ_δ，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珊瑚，黄林峰，王文圣，刘旭，韩旭，刘义平，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12