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专利号: 2020112619959
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.三相‑单相高频链矩阵式PET拓扑的调制方法,其特征在于:调制方法是将解结耦思想与二倍频锁相思想融入到分立式SVPWM及分立式SPWM相结合的调制策略中,使得矩阵变换器双向开关合理的工作;先根据解耦思想将矩阵式变换器解耦为两个普通的电压型三相‑单相AC/AC高频链矩阵式电力电子变压器电路,再分别由二倍频锁相得到的电网输入电压相角生成的调制波依据SVPWM调制及SPWM调制相结合的调制策略在正负工频半周期内对可控开关管进行控制,使得工作模态对称分布,以实现能量的传递;

工作过程如下:

前级电压型三相三桥臂SVPWM调制:普通整流器中经过SVM调制后产生的SVM脉宽信号为SVM+、SVM‑,控制前级矩阵变换器正负组开关管工作的解耦信号分别为Vp、Vn,其中方波周期是载波周期的2倍;表示第一桥臂a相四个开关管的驱动信号分别为Spua、Snua、Spda、Snda,其中高频变压器原边电压出现三种状态,分别为正UAB、负UAB及零电压状态;

变压器矩阵变换器双向开关管采用电压型分立式驱动,即使用同一个驱动信号对双向开关管进行整体驱动;

所述二倍频锁相的控制方法,是指经过dq坐标变换后得到正序dq坐标下会产生负序二倍频分量,提取在正序dq坐标下产生的正序二倍频分量进行锁相得到的锁相角产生给矩阵变换器的调制波;

变压器后级矩阵变换器驱动信号的逻辑合成,是指根据解耦原理,SPWM调制策略是通过“与门”实现的,其中Vp、Vn为占空比50%且频率与变压器前级矩阵变换器同频的互补高频方波,矩阵变换器通过解耦后,在同一桥臂的任意时刻的整体驱动脉冲高低频相间;

三相工频正弦交流电经前级矩阵变换器转化为正负交变的高频交流方波,然后经过高频变压器实现输出与输入之间的电气隔离并且耦合到变压器的副边,再经过后级矩阵变换器转化为工频交流电,最后输出交流电经过输出滤波器LfCf滤波后,给负载供电;

三相‑单相高频链矩阵式PET的调制所适用的拓扑,由提供三相工频正弦交流电的电源网络、将三相工频正弦交流电转化为正负交变的高频交流方波的前级矩阵变换器、将正负交变的高频交流方波实现输出与输入之间的电气隔离并且耦合到变压器副边的高频变压器、将高频变压器的输入转化为工频交流电的后级矩阵变换器、将输出的工频交流电进行滤波的LfCf滤波器及接受供电的负载连接构成;所述电源网络由交流三相电网电压Ua、Ub、Uc和输入L滤波器构成;

所述前级矩阵变换器由可控开关管Spah、可控开关管Snah、可控开关管Spal、可控开关管Snal、可控开关管Spbh、可控开关管Snbh、可控开关管Spbl、可控开关管Snbl、可控开关管Spch、可控开关管Snch、可控开关管Spcl、可控开关管Sncl组成;

所述后级矩阵变换器由可控开关管Sp1、可控开关管Sp2、可控开关管Sp3、可控开关管Sp4、可控开关管Sn1、可控开关管Sn2、可控开关管Sn3、可控开关管Sn4组成;

拓扑具体的连接方式为:

三相电网电压Ua、Ub、Uc的正极分别与输入滤波器Lfa、Lfb、Lfc的一端相连;输入滤波器Lfa的另一端与可控开关管Spah的集电极、可控开关管Snah的集电极相连,输入滤波器Lfb的另一端与可控开关管Spbh的集电极、可控开关管Snbh的集电极相连,输入滤波器Lfc的另一端与可控开关管Spch的集电极、可控开关管Snch的集电极相连;可控开关管Spah的发射极与可控开关管Snal的发射极相连,可控开关管Snal的集电极与高频变压器HFAC一次侧的一端相连;可控开关管Snah的发射极与可控开关管Spal的发射极相连,可控开关管Spal的集电极与高频变压器HFAC一次侧的另一端相连;可控开关管Spbh的发射极与可控开关管Snbl的发射极相连,可控开关管Snbl的集电极与高频变压器HFAC一次侧的一端相连;

可控开关管Snbh的发射极与可控开关管Spbl的发射极相连,可控开关管Spbl的集电极与高频变压器一次侧的另一端相连;可控开关管Spch的发射极与可控开关管Sncl的发射极相连,可控开关管Sncl的集电极与高频变压器HFAC一次侧的一端相连;可控开关管Snch的发射极与可控开关管Spcl的发射极相连,可控开关管Spcl的集电极与高频变压器HFAC一次侧的另一端相连;

Sp1发射极、Sp3发射极均与高频变压器二次侧正极相连;Sn1发射极、Sn3发射极均与高频变压器HFAC二次侧负极相连;可控开关管Sp1发射极与可控开关管Sn2发射极相连;可控开关管Sn2集电极分别与可控开关管Sp2集电极、输出滤波电感一端Lf相连;可控开关管Sp2发射极与可控开关管Sn1发射极相连,可控开关管Sp3发射极与可控开关管Sn4发射极相连;

可控开关管Sn4集电极分别与可控开关管Sp4集电极、输出滤波电容Cf另一端相连;输出滤波电感Lf另一端与负载的一端、输出滤波电容Cf一端相连;输出滤波电容Cf另一端与负载的另一端相连。