一种双向隔离型AC-DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双向隔离型AC

【技术实现步骤摘要】
一种双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法


[0001]本专利技术涉及高频链矩阵整流
，尤其涉及一种双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法。

技术介绍

[0002]双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器(BIAMC)是由非隔离型三相AC
‑
DC矩阵变换器与隔离型DC
‑
DC变换器组成的两级式拓扑的基础上衍生而来的一种新型变换器，能实现能量双向流动，电气隔离，具有功率因数可调，无需中间储能环节，功率密度高等优点，在电池储能、风力发电、电动汽车V2G和新能源发电等领域具有很好的应用价值，其中，BIAMC包括三相工频交流到单项高频交流的矩阵变换(3
‑
1MC)电路、高频变压器电路及全桥电路，双向隔离型AC
‑
DC变换器是三相工频交流到单相高频交流AC
‑
AC矩阵变换器3
‑
1MC和单相高频交流到直流AC
‑
DC全桥电路的组合，不存在中间直流储能元件，因此，本拓扑结构不能解耦，3
‑
1MC和全桥电路不能单独控制，必须将双向隔离型AC
‑
DC变换器BIAMC作为一个整体来考虑，使得对双向隔离型AC
‑
DC变换器BIAMC的控制比较复杂且困难，其中关键在于3
‑
1MC电路的调制，现有对3
‑
1MC的调制中，由于调制策略本身存在的缺陷，会导致变压器初级存在磁偏现象，例如常用的双极性电流空间矢量(B
‑
C
‑
SVM)调制策略，B
‑
C
‑
SVM策略认为当开关频率远大于网侧工频时，在一个开关周期T
s
内输入矩阵变换器的线电压可以看作直流电压，这样就保证3
‑
1MC输出侧电压u
p
正负半周的伏秒面积相等，但事实上，每个开关周期T
s
内输入矩阵变换器的线电压是按正弦函数变化的，故在一个开关周期内，u
p
的正负伏秒面积不为零，导致变压器磁芯偏磁。解决偏磁的常用方法是在变压器初级串联隔直电容，但会增加系统功耗和体积，不适合大功率应用。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法，能够避免双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器发生磁偏现象，同时减小直流侧电压纹波，提高变压器效率。
[0004]本专利技术所采用的第一技术方案是：一种双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法，包括以下步骤：
[0005]考虑变压器的磁偏现象，对前级矩阵变换电路的双极性电流空间矢量调制策略进行改进处理，得到双极性电流空间矢量调制方法；
[0006]根据双极性电流空间矢量调制方法，并结合后级全桥电路调制策略，对双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的前后级电路进行关联控制，得到双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法；
[0007]基于双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法，推导电流矢量占空比表达式和功率传输表达式，进行磁偏自抵消工作。
[0008]进一步，所述考虑变压器的磁偏现象，对前级矩阵变换电路的双极性电流空间矢
量调制策略进行改进处理，得到双极性电流空间矢量调制方法这一步骤，其具体包括：
[0009]基于双极性电流空间矢量调制策略，对开关周期内的电流矢量作用顺序进行重新组合处理，得到重新组合后的电流矢量作用顺序；
[0010]将重新组合后的电流矢量作用顺序与原有电流矢量作用顺序进行矢量重构处理，得到矢量重构后的电流矢量排列顺序；
[0011]将重构后的电流矢量排列顺序作为双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器控制方案，并对控制周期进行限制，得到改进后的双极性电流空间矢量调制策略。
[0012]进一步，所述将矢量重构后的电流矢量作用顺序作为双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的控制周期，并对控制周期进行限制，这一步骤的表达式具体如下所示：
[0013]f
c
＝3f
g
(2k+1)
[0014]上式中，f
c
表示协调后的双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器抗磁偏控制策略的控制频率，其中f
c
＝1/T
c
，f
g
表示双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换的输入三相电频率，k表示一个常数。
[0015]进一步，所述根据双极性电流空间矢量调制方法，并结合后级全桥电路调制策略，对双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的前后级电路进行关联控制，得到双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法这一步骤，其具体包括：
[0016]根据双极性电流空间矢量调制方法，并结合后级全桥电路调制策略，即对后级电路采用单重移相控制，其具体为给后级全桥电路分段施加具有一定移相角度的驱动信号，得到移相控制量；
[0017]利用移相控制量使得前级矩阵变换器调制信号与后级全桥调制信号协调同步，得到协调后的双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器抗磁偏控制方法。
[0018]进一步，所述基于双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法，推导电流矢量占空比表达式和功率传输表达式，进行磁偏自抵消工作这一步骤，其具体包括：
[0019]基于双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制策略，计算出每一个控制周期内三相输入电流平均值表达式；
[0020]结合三相输入参考电流表达式以及三相输入电流平均值表达式计算出的三相输入电流平均值表达式，计算每控制周期内各电流矢量作用时间占空比；
[0021]根据各电流矢量作用时间占空比确定双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的前后级电路相应开关管的状态以及导通时间，控制协调后的双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制策略进行磁偏自抵消工作。
[0022]进一步，所述每控制周期内各有效电流矢量作用时间占空比的表达式如下所示：
[0023][0024]上式中，d
αp
、d
βp
、d
αn
、d
βn
表示协调后的双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制
策略的每控制周期内有效电流矢量占空比，d
0p
、d
0n
表示协调后的双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制策略的每控制周期本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法，其特征在于，包括以下步骤：考虑变压器的磁偏现象，对前级矩阵变换电路的双极性电流空间矢量调制策略进行改进处理，得到双极性电流空间矢量调制方法；根据双极性电流空间矢量调制方法，并结合后级全桥电路调制策略，对双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的前后级电路进行关联控制，得到双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法；基于双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法，推导电流矢量占空比表达式和功率传输表达式，进行磁偏自抵消工作。2.根据权利要求1所述一种双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法，其特征在于，所述考虑变压器的磁偏现象，对前级矩阵变换电路的双极性电流空间矢量调制策略进行改进处理，得到双极性电流空间矢量调制方法这一步骤，其具体包括：基于双极性电流空间矢量调制策略，对开关周期内的电流矢量作用顺序进行重新组合处理，得到重新组合后的电流矢量作用顺序；将重新组合后的电流矢量作用顺序与原有电流矢量作用顺序进行矢量重构处理，得到矢量重构后的电流矢量排列顺序；将重构后的电流矢量排列顺序作为双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器控制方案，并对控制周期进行限制，得到改进后的双极性电流空间矢量调制策略。3.根据权利要求2所述一种双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法，其特征在于，所述将矢量重构后的电流矢量作用顺序作为双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的控制周期，并对控制周期进行限制，这一步骤的表达式具体如下所示：f
c
＝3f
g
(2k+1)上式中，f
c
表示协调后的双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器抗磁偏控制策略的控制频率，其中f
c
＝1/T
c
，f
g
表示双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换的输入三相电频率，k表示一个常数。4.根据权利要求3所述一种双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法，其特征在于，所述根据双极性电流空间矢量调制方法，并结合后级全桥电路调制策略，对双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的前后级电路进行关联控制，得到双向隔离型AC
‑
DC矩阵变换器的抗偏磁控制方法这一步骤，其具体包括：根据双极性电流空间矢量调制方法，并结合后级全桥电路调制策略，即对后级电路采用单重移相控制，其具体为给后级全桥电路分段施加具有一定移相角度的驱动信号，得到移相控制量；利用移相控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志忠，钟佳乐，李优新，汪锦良，黄乔俊，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：