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专利号: 2014101508798
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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 则

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:前两项可得:

简化后得:

根据电荷分配约束条件:

可得:

根据ucmax、O1、O2、O3和K值可得到u1和u2的值;

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:根据θ=ωt,可得:第一工作过程结束时刻t1=θ1/ω,第二工作过程结束时刻t2=(θ1+θ2)/ω,第三工作过程结束时刻t3=(θ1+θ2+θ3)/ω;其中ω为谐振角频率,可分别得到切换点时刻t1、t2和t3;

e.根据工作时刻电网相电压所处的区间以及需要输出的电流方向,并根据步骤c所述的工作过程,分配对应的功率开关的开关状态组合;

f.根据步骤d所得的三个电压的切换时间点生成通用的时序控制信号,控制各工作过程之间的切换;

g.根据步骤f的控制完成三相相间的选择和切换,判断工作是否结束,若是,则退出,若否,则回到步骤a。