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专利号: 2020112472136
申请人: 燕山大学
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:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种输出变频变相交流电压的矩阵变换器,其电路拓扑包括三相AC/单相AC非隔离矩阵变换器,其特征在于:所述三相AC/单相AC非隔离矩阵变换器包括依次连接三相电网电压、输入滤波器、双向开关组、输出滤波器以及负载;

输入电源为三相电网电压ea、eb、ec,三相电网电压ea、eb、ec采用星型连接形式;输入滤波器采用三相L型结构,由La、Lb和Lc构成;三相电网电压ea、eb、ec分别和La、Lb和Lc的一端相连接;La、Lb和Lc的另一端分别和双向开关组相连接;

双向开关组是由背靠背连接的Sap1和San4、背靠背连接的Sap3和San6、背靠背连接的Sap5和San2、背靠背连接的Sap4和San1、背靠背连接的Sap6和San3、背靠背连接的Sap2和San56对双向开关管构成;Sap1、Sap3、Sap5的漏极连接在一起,San1、San3、San5的漏极连接在一起;

第一滤波电感La与San4、Sap4的漏极相互连接,第二滤波电感Lb与San6、Sap6的漏极相互连接;第三滤波电感Lc与San2、Sap2的漏极相互连接;

输出C型滤波电容C、负载R、Sap1、Sap3、Sap5的漏极、San1、San3、San5的漏极并行连接。

2.一种输出变频变相交流电压的矩阵变换器的调制方法,其特征在于:通过电压型6扇区SVM调制作为基础调制方法,对6路基础调制信号和电压极性选择信号H、L进行组合逻辑运算,得到开关管的驱动信号。

3.根据权利要求2所述的一种输出变频变相交流电压的矩阵变换器的调制方法,其特征在于:其步骤包括:

步骤1,通过电压型6扇区划分的SVM调制方法获得SVM1~SVM6的6路开关管驱动信号;

步骤2,对任意频率任意相位的正弦信号和0做比较,正弦信号大于0时,正极性信号H为高电平,负极性选择信号L为低电平;正弦信号小于0时,正极性信号H为低电平,负极性选择信号L为高电平,得到变频变相的正负电压极性选择信号H、L;

步骤3,对所得到的6路驱动信号和正极性选择信号H、负组切换信号L进行组合逻辑运算,得到输出正电压的6路SVM+信号、输出负电压的6路SVM-信号,其中H、L为占空比0.5的互补的固定频率方波;

步骤4,将双向开关组的双向可控开关管逻辑分解为单向可控的开关管,将双向开关组逻辑分解为正、负两组普通的三相AC/单相AC变换器、SVM+驱动正组的开关管、SVM-驱动的负组开关管;通过正负组交替工作,矩阵变换器输出交流电压。

4.根据权利要求3所述的一种输出变频变相交流电压的矩阵变换器的调制方法,其特征在于:在步骤1中参考输入三相电压相邻的两个自然换相点将输入三相电压空间划分为6个S型电压区域;在两相静止坐标系中,将8个空间基本电压矢量将电压空间划分为6扇区;

将每个扇区中的电压矢量由该扇区两个基本有效矢量和零矢量合成;将6扇区电压型SVM调制通过扇区划分、扇区判断、矢量作用时间计算、矢量合成顺序选择得到三相桥臂各差120°的SVM基础调制信号SVM1~SVM6。

5.根据权利要求4所述的一种输出变频变相交流电压的矩阵变换器的调制方法,其特征在于:在步骤2中,通过任意频率任意相位的正弦信号和0做比较,正弦信号大于0时,正极性信号H为高电平,负极性选择信号L为低电平;正弦信号小于0时,正极性信号H为低电平,负极性选择信号L为高电平,得到变频变相的正负电压极性选择信号H、L。

6.根据权利要求5所述的一种输出变频变相交流电压的矩阵变换器的调制方法,其特征在于:在步骤2中,对基础调制信号SVM1~SVM6与互补的变频变相的极性选择信号H、L进行组合逻辑运算;对基础调制信号和负极性选择信号L进行“或”组合逻辑运算得到输出正电压的6路SVM+信号;对基础调制信号和正极性选择信号H进行“或”组合逻辑运算得到输出正电压的6路SVM-信号。

7.根据权利要求6所述的一种输出变频变相交流电压的矩阵变换器的调制方法,其特征在于:在步骤3中,将双向开关组的双向可控开关管逻辑分解为单向可控的开关管,将双向开关组逻辑分解为正、负两组普通的三相AC/单相AC变换器;正组三相AC/单相AC变换器由输入侧的三相电网电压ea、eb、ec、输入电感滤波器La、Lb、Lc、可控开关管Sap1、Sap3、Sap5、可控开关管Sap4、Sap6、Sap2及输出电容滤波器C和负载R组成;负组三相电压型变换器由三相电网电压ea、eb、ec、输入电感滤波器La、Lb、Lc、可控开关管San1、San3、San5、可控开关管San4、San6、San2及输出电容滤波器C和负载R组成;6路SVM+信号驱动正组的普通的三相AC/单相AC变换器的开关管,6路SVM-信号驱动正组的普通的三相AC/单相AC变换器的开关管。