1.一种基于载波PWM的Y源双级矩阵变换器调制方法,它包括:由整流级、逆变级和Y源网络组成的Y源双级矩阵变换器;所述整流级是由六组双向功率开关组成的三相桥式整流电路,能够将输入相电压划分成六个扇区,在每个扇区内选择两个最大且极性为正的线电压来合成输出电压,作为Y源网络的输入电压;所述逆变级是由六组功率开关组成的三相逆变电路,采用空间矢量调制;所述Y源网络是由一个功率二极管、一个电容和一个三绕组耦合电感组成;其特征是,还包括以下内容:
1)计算整流级的占空比;根据Y源网络的直通状态和非直通状态的等效电路,分析得到逆变级的输入电压u′dc的表达式;对于逆变级,采用空间矢量调制,计算其占空比;
①整流级合成直流电压的两个输入线电压的占空比dx、dy表达式为:其中,x,y,z∈{a,b,c},uz为每个扇区内三相输入电压中绝对值最大的相电压,ux和uy为另外两相输入电压;
整流级的输出电压udc不是恒定的直流电压,计算udc在每个开关周期内的平均电压的表达式为:
其中,Uim为输入相电压幅值,ωi为输入相电压角频率;
②对于Y源网络,存在两种工作状态,直通状态和非直通状态;根据两种状态作出等效电路,通过电路分析得到逆变级的输入电压u′dc的表达式为:其中,N1、N2、N3分别为耦合电感各个绕组的匝数;
uCap为电容电压,计算公式为:其中,Udc为整流级的输出平均电压 的稳态值, K为三绕组耦合电感的绕组因数, dst为逆变级的直通矢量占空比;
③对于逆变级,在空间矢量调制的基础上插入直通矢量,计算各电压矢量的占空比;
其中,d1和d2是有效矢量U1和U2的占空比;d0和d7是零矢量U0和U7的占空比;α0为参考电压矢量Uref与有效矢量U1的夹角;
2)根据整流级、逆变级的占空比和直通占空比,分别结合载波,计算对应的调制波;
①三角载波幅值从‑Uim到Uim变化,且载波周期与调制周期相同;
②将整流级占空比与载波相结合,计算得到整流级的调制波的表达式为:Vr=(2dx‑1)Uim
③将逆变级占空比与载波相结合,计算得到逆变级的调制波的表达式为:通过分析、总结,得到逆变级的调制波的通用表达式为:其中,VX1和VX2为逆变级X相的调制波的表达式;uX‑ref为逆变级X相参考输出相电压,X∈{A,B,C};uoffset为偏置电压,计算公式为:其中,umax=max(uA‑ref,uB‑ref,uC‑ref),umin=min(uA‑ref,uB‑ref,uC‑ref);
④直通矢量插入逆变级零矢量中,并将直通占空比与载波相结合,计算得到直通矢量的调制波Vst1、Vst2的表达式为:
3)利用整流级、逆变级的调制波和直通矢量的调制波,分别与三角载波相比较,得到整流级双向功率开关的驱动信号、逆变级功率开关的驱动信号和直通信号,控制Y源双级矩阵变换器的所有功率开关,输出三相对称的电压和电流,并使输入电流正弦且与输入电压基本同相位。