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专利号: 2020114283783
申请人: 东北电力大学
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:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三相双Trans‑准Z源三电平间接矩阵变换器的拓扑结构,它包括整流级、双Trans‑准Z源网络和逆变级,其特征在于:(1)整流级由六个双向功率开关模块S1′~S6′构成的三相桥式整流电路;双Trans‑准Z源网络由第一Trans‑准Z源和第二Trans‑准Z源连接而成;逆变级由十个功率开关模块S1~S10构成的10开关三电平逆变电路;所述第一Trans‑准Z源由输入电感L11、耦合电感L12、L13、二极管VD1及电容C11、C12相连接构成,所述第二Trans‑准Z源由输入电感L21、耦合电感L22、L23、二极管VD2及电容C21、C22相连接构成,将所述第一Trans‑准Z源的电容C11的负极与第二Trans‑准Z源的电容C21的正极相连,所述三相桥式整流电路、双Trans‑准Z源网络、10开关三电平逆变电路顺次级联;

(2)所述的三相双Trans‑准Z源三电平间接矩阵变换器,它的调制方法包括以下步骤:

1)整流级采用无零矢量PWM调制方法,三相正弦输入相电压ura、urb、urc;将输入相电压的周期分成6个区间,在每个区间令绝对值最大相导通,另两相开关动作切换;以第2区间为例,绝对值最大相为C相,故取uac和ubc作为正极性调制线电压,合成整流级输出电压Ud,表达式为:Ud=dαuac+dβubc

式中,dα为取uac作为正极性调制线电压时的占空比;dβ为取ubc作为正极性调制线电压时的占空比;

因此可得占空比计算表达式为:

2)逆变级采用SVPWM调制策略,根据10开关三电平逆变级的拓扑,总结开关状态如下:当逆变级功率开关S1、S3开通,S2、S4关断时,可输出的开关状态有:POO、PPO、OPO、OPP、OOP、POP、PPP、OOO;

当逆变级功率开关S1、S4开通,S2、S3关断时,可输出的开关状态有:PNN、PPN、NPN、NPP、NNP、PNP、PPP、NNN;

当逆变级功率开关S2、S4开通,S1、S3关断时,可输出的开关状态有:ONN、OON、NON、NOO、NNO、ONO、OOO、NNN;

上述每个开关状态对应一个电压矢量,所有电压矢量构成电压矢量图,分为6个大扇区,每个大扇区又分为8个小扇区,以第一大扇区为例,根据伏秒平衡原理计算各电压矢量对应的作用时间;

当参考电压矢量落在第1/2小扇区时,参与合成的电压矢量有:POO/ONN,PPO/OON,PPP/OOO/NNN, 各自的作用时间为:当参考电压矢量落在第3/5小扇区时,参与合成的电压矢量有:POO/ONN,PPO/OON,PPN, 各自的作用时间为:当参考电压矢量落在第4/6小扇区时,参与合成的电压矢量有:POO/ONN,PPO/OON,PNN, 各自的作用时间为:当参考电压矢量落在第7小扇区时,参与合成的电压矢量有:PNN,PPO/OON,PPN, 各自的作用时间为:当参考电压矢量落在第8小扇区时,参与合成的电压矢量有:POO/ONN,PNN,PPN, 各自的作用时间为:其中, 为三相参考合成电压Vref在60°坐标系下标么化后的坐标值;

3)将开关状态作用时间按九段式进行分配,设电压矢量占空比分别为d1、d2、d3,为降低开关动作次数和谐波含量,确定开关切换序列时,应以正负小矢量为起点开始动作,在逆变级开关周期的两端插入直通零状态,为保证开关损耗最低,在系统工作于直通状态时,保持后级的工作状态, 此期间S1~S4恒导通,将逆变级短路,为使本拓扑结构输出的电压电流三相对称,减小对电网侧的谐波污染,应对整流级和逆变级进行联合调制,组合两者的开关顺序和占空比,可以得出矩阵变换器占空比dαx(x=1,2,3)、dβx(x=1,2,3)表达式为:在逆变级工作于直通零状态时,其直通占空比也要与整流级相组合,组合后的占空比dαst、dβst表达式为: