專利名稱：：矩陣變換器空間矢量調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種構(gòu)造成得到多相輸出的交流-交流直接變換裝置(矩陣變換器)-該多相輸出是從多相交流電源到任意電壓或頻率的變換，并且具體地說(shuō)，涉及一種用于表示空間矢量-這些空間矢量的數(shù)值和相位分別在其輸入和輸出處時(shí)時(shí)刻刻在變化、和用于借助于選擇的待使用的基矢量進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算的空間矢量調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
：常規(guī)存在的這樣一種矩陣變換器是變換裝置，在該變換裝置中，使用自-換相半導(dǎo)體元件的雙向開(kāi)關(guān)以高速變化以將單相或多相交流輸入變換成具有任意電壓或頻率的電力，并且構(gòu)造成如圖l所示。圖1表示三相/三相矩陣變換器的基本構(gòu)造。三相交流電源1經(jīng)由電抗器和電容器構(gòu)成的輸入濾波器部2和由九個(gè)雙向開(kāi)關(guān)(SW1至SW9)構(gòu)成的半導(dǎo)體功率變換部3連接到任意負(fù)載4上。九個(gè)雙向開(kāi)關(guān)SW1至SW9由18個(gè)反向阻斷IGBT、諸如普通IGBT和二極管之類的半導(dǎo)體元件的組合等構(gòu)成。盡管沒(méi)有形成其詳細(xì)構(gòu)造方法的骨架，但能夠在兩個(gè)方向上供給功率或接收功率的切換元件構(gòu)成上述九個(gè)雙向開(kāi)關(guān)。應(yīng)該注意，如圖1所示，電源三相是RST相，并且輸出三相是UVW相。非專利文獻(xiàn)1至4已經(jīng)按常規(guī)描述了用于矩陣變換器的各種空間矢量調(diào)制方法。由矩陣變換器代表的交流-交流直接變換裝置是電壓源功率變換器和電流源功率變換器的組合形式，并且是從交流到交流的直接功率變換裝置，在該電壓源功率變換器中，電源電壓被PWM控制以產(chǎn)生其輸出電壓，在該電流源功率變換器中，輸出負(fù)載電流被認(rèn)為是電流源，并且PWM控制使其電源電流產(chǎn)生。為了由九個(gè)雙向開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)于兩個(gè)功率變換器的同時(shí)控制，相互控制彼此相關(guān)聯(lián)(也就是說(shuō)，提供限制條件，使得在其輸入與其輸出之間供給和接收的瞬時(shí)三相有效功率需要彼此一致)。接下來(lái)，考慮到上述問(wèn)題，這里將定義矩陣變換器的空間矢量。矩陣變換器的輸出電壓從交流電源電壓產(chǎn)生，并且其輸入電流在PWM方法中從交流負(fù)載電流產(chǎn)生。所以，與一般可得到的直流-交流變換裝置(逆變器)的空間矢量不同，通過(guò)PWM控制可由矩陣變換器產(chǎn)生的瞬時(shí)空間矢量時(shí)時(shí)刻刻在波動(dòng)。輸出電壓側(cè)的空間矢量的瞬時(shí)空間矢量的波動(dòng)取決于電源電壓的相位和數(shù)值，該電源電壓提供用于在PWM方法中的斬波的基礎(chǔ)。輸入電流側(cè)的瞬時(shí)空間矢量依據(jù)輸出負(fù)栽電流的相位和數(shù)值而波動(dòng)。另外，矩陣變換器的切換模式需要給出這樣的限制條件(1)不發(fā)生電源短路和(2)不發(fā)生負(fù)載電流的斷續(xù)。以上條款(1)提供防止由于電源短路而引起的過(guò)電流破壞的目的，并且以上條款(2)提供防止由于在感應(yīng)負(fù)載的電感中存儲(chǔ)的能量引起的過(guò)電壓故障。考慮到這些條件，九個(gè)雙向開(kāi)關(guān)SW1至SW9的切換模式被限制為27種(33)組合。如果將27種切換模式擴(kuò)展到輸入側(cè)和輸出側(cè)處的靜止ap坐標(biāo)系上時(shí)，這些切換模式可表現(xiàn)為表格l。表II<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在表1中，空間矢量被劃分成六組簡(jiǎn)諧矢量組的簡(jiǎn)諧振蕩矢量Sl，每個(gè)矢量以30度的相位角的方向作為正軸；筒諧振蕩矢量S2，每個(gè)矢量以150度的相位角的方向作為正軸；簡(jiǎn)諧振蕩矢量S3，每個(gè)矢量以270度的相位角的方向作為正軸；旋轉(zhuǎn)矢量Rl，每個(gè)矢量具有最大恒定長(zhǎng)度并且沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)矢量R2，每個(gè)矢量具有相同的恒定長(zhǎng)度并且沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；及零矢量Z，每個(gè)矢量被固定在六邊形的中心零點(diǎn)上。這些相應(yīng)基矢量取決于輸入電壓的相位e。換句話說(shuō)，這些相應(yīng)基矢量與輸入電壓的角速度coi同步地波動(dòng)。另外，每個(gè)基矢量的長(zhǎng)度(六邊形的數(shù)值)與輸入線電壓的數(shù)值相對(duì)應(yīng)。如以前描述的那樣，由于瞬時(shí)空間矢量時(shí)時(shí)刻刻在變化，所以它們與相應(yīng)相位同步地波動(dòng)。當(dāng)注意在靜止OtP坐標(biāo)系上的瞬時(shí)空間矢量的波動(dòng)方向時(shí)，27種矢量可分類成18種簡(jiǎn)諧振蕩矢量(在三個(gè)軸上的相應(yīng)六種，并且相應(yīng)相位關(guān)系是恒定的)、六種旋轉(zhuǎn)矢量(在順時(shí)針?lè)较蛏先N、和在逆時(shí)針?lè)较蛏先N，并且相應(yīng)數(shù)值是恒定的)、及剩余的三種零矢量(在原點(diǎn)的位置處不可變)。表l是以輸出側(cè)空間矢量為基準(zhǔn)的27種模式的分類的例子。上述的空間矢量的這樣一種基本概念從非專利文獻(xiàn)4等已知。非專利文獻(xiàn)1和2描述了一種從直接考慮輸入三相電壓的狀態(tài)和從期望的三相輸出電壓和三相輸入電流的連接九個(gè)開(kāi)關(guān)的方法(交流-交流直接變換方法)。其目的是，減少輸出電壓諧波，并且防止在輸入最大電壓相與輸入最小電壓相之間的開(kāi)關(guān)變化。另外，對(duì)于降低功率損失和噪聲減小是有效的。非專利文獻(xiàn)1和2已經(jīng)提出，在常規(guī)交流/交流直接變換方法中在控制周期T內(nèi)將如下條件添加到切換模式產(chǎn)生條件上。1.禁止從輸入最大電壓相到最小電壓相和從最小電壓相到最大電壓相的換相。2.輸入最小電壓相未連接到輸出電壓指令的最大電壓相上，并且輸入最大電壓相未連接到輸出電壓指令的最小電壓相上。圖2表示上述條件添加到其上的輸出電壓和切換模式的例子。分別地，圖2(a)表示其中輸出電壓指令值是高的情況，并且圖2(b)表示其中輸出電壓指令值是低的情況(應(yīng)該注意，圖2(a)和2(b)指示當(dāng)輸入相電壓R相〉S相>1相并且輸出指令值相電壓U相〉V相>\￥相的情況)。作為產(chǎn)生上述切換模式的技術(shù)，可利用三角波比較方法，該方法是已經(jīng)被常規(guī)和頻繁地使用的簡(jiǎn)單技術(shù)。計(jì)算接通分別連接到矩陣變換器的輸出的相應(yīng)相上的三個(gè)開(kāi)關(guān)的負(fù)荷，并且此后，對(duì)于相應(yīng)輸出相分開(kāi)地進(jìn)行載波比較，以確定脈沖輸出持續(xù)時(shí)間。在非專利文獻(xiàn)3中描述的方法采納一種方法，在該方法中，在通過(guò)常規(guī)虛擬間接調(diào)制方法計(jì)算負(fù)荷值之后，對(duì)于在非專利文獻(xiàn)l中所描述的相應(yīng)三相將計(jì)算的負(fù)荷值分開(kāi)地?cái)U(kuò)展到載波比較(carriercomparison)，鑒于常規(guī)負(fù)荷計(jì)算基于直接交流/交流變換形式的事實(shí)、和直接交流/交流變換形式自然具有提供三相有效功率是恒定的這樣一種條件的需要的負(fù)荷計(jì)算。這種方法具有如下最大特征盡管計(jì)算負(fù)荷的階段是在虛擬間接調(diào)制方法中，但在三相分開(kāi)比較之后得到與交流/交流直接變換調(diào)制方法相同的脈沖模式。非專利文獻(xiàn)3描述到，從電源電壓檢測(cè)值和輸出電壓指令得到在輸入虛擬整流器處的空間矢量和在輸出虛擬逆變器處的空間矢量，如圖3中所示。同時(shí)，如圖4中所示，得到輸入和輸出指令矢量的扇區(qū)信息和輸入電源R、S、及T相和輸出U-相、V-相、及W-相的數(shù)值關(guān)系信息。這里應(yīng)該注意，將解釋扇區(qū)信息。輸入電流指令和輸出電壓指令被三相至三相變換，以得到它們的相應(yīng)瞬時(shí)空間指令矢量。另外，虛擬整流器和虛擬逆變器的切換組合定義如圖3所示的相應(yīng)空間矢量。在這時(shí)，諸如在圖3中的空間中畫出圓軌跡之類的指令矢量，即，分別提供三相正弦波電流和電壓指令。這里，這些空間如圖4中所示被分割。在圖4U)的輸入電流空間矢量的情況下，當(dāng)輸入電流指令矢量的相位是從零度(0)至30度時(shí)，定義扇區(qū)l，并且當(dāng)輸入電流指令矢量的相位是從30度至60度時(shí)，定義扇區(qū)2。以相同方式，當(dāng)在360度上繼續(xù)空間分割時(shí)，根據(jù)相位可定義扇區(qū)1至12的十二個(gè)扇區(qū)。在輸出電壓指令矢量的情況下，可定義用于60度中的每一個(gè)的六個(gè)扇區(qū)。從關(guān)于輸入電流指令矢量的信息通過(guò)計(jì)算得到在輸入整流器側(cè)處用于構(gòu)成輸入電流指令矢量的基矢量IA、Ib、和用于基矢量的負(fù)荷dA、dB每單位時(shí)間(控制周期)(參考非專利文獻(xiàn)3的第二項(xiàng))。以相同方式，如圖5中所示從關(guān)于輸出電壓指令矢量的信息，通過(guò)計(jì)算得到在輸出側(cè)待利用的基矢量Vx、VY、和用于上述基矢量的8負(fù)荷dx、dY。應(yīng)該注意，分別地，在圖5(a)中的1111*表示輸入電流指令矢量，并且在圖5(b)中的Vou^表示輸出電壓指令矢量。然后，輸入側(cè)負(fù)荷與輸出側(cè)負(fù)荷合成，從而可得到在圖6中表示的矩陣變換器的切換模式和其負(fù)荷。關(guān)于輸入和輸出指令矢量的扇區(qū)信息、和通過(guò)輸入和輸出負(fù)荷的合成要被輸出的矩陣變換器的切換模式如表格2中所示。[表格2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>使用如上所述得到的五個(gè)切換模式和負(fù)荷，再次執(zhí)行到分別連接到輸出相U、V、及W上的輸入相R、S、及T的負(fù)荷的擴(kuò)展。對(duì)于各相中的每一個(gè)，與輸入電壓最大相、輸入電壓中間相、輸入最小相相關(guān)聯(lián)的負(fù)荷以虛擬負(fù)荷之和的形式被導(dǎo)出。如此得到的負(fù)荷用于通過(guò)圖7中表示的載波比較得到模式，以便提供輸入電壓的最小相~>中間相4最大相■>中間相~>最小相。對(duì)于輸出相的每一個(gè)得到的模式的合成可得到切換模式，這些切換模式與在非專利文獻(xiàn)1和2中描述的那些相同。非專利文獻(xiàn)1:"PWMControlofThree國(guó)PhasetoThree國(guó)PhaseMatrixConverterforReducingOutputVoltageHarmonics"byHiroshiShimadaandTakeharuTakeshitainSemiconductorPowerConversionStudyCircleSPC-05-48(2005)。非專利文獻(xiàn)2:"MatrixConverterControlUsingDirectAC/ACConversionApproachtoReduceOutputVoltageHarmonics"byHakaharuTakeshitaandHiroshiShimadainElectricalEngineeringSocietypapermagazineD，Vol.126No.6(2006)。非專利文獻(xiàn)3:"ImprovementofPulsePattenforSpaceVectorModulatedMatrixConverter"byKiichiroYamamoto，KatsujiShinohara，andTatsuyaMoriinSemiconductorPowerConversionStudyCircleSPC-06-159(2006)。非專矛J文獻(xiàn)4:"AStudyofSpaceVectorModulationMethodforThree畫PhasetoThree-PhaseMatrixConverter"byYugoTadano，ShotaUrushibata，MasakatsuNomura,andTadashiAshikagainamassmeetingofElectricalEngineeringSocietyIndustrialapplicationdepartmentinHeisei181-04-4(2006)。
發(fā)明內(nèi)容由本發(fā)明解決的問(wèn)題然而，由于在非專利文獻(xiàn)1至3中描述的方法中，在脈沖產(chǎn)生和排列期間對(duì)于相應(yīng)三相分開(kāi)地執(zhí)行載波比較，所以在扇區(qū)過(guò)渡的過(guò)渡時(shí)間處不能減少換相數(shù)量。另夕卜，在非專利文獻(xiàn)l至3中描述的載波比較方法中，有多個(gè)例子，在這些例子中，比較結(jié)果被直接用作PWM脈沖。開(kāi)發(fā)了一種樣式，在該樣式中，兩個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)在扇區(qū)過(guò)渡時(shí)被同時(shí)操作。此外，必要的是，通過(guò)對(duì)于載波比較分開(kāi)地比較三個(gè)載波進(jìn)行控制。鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種矩陣變換器空間矢量調(diào)制方法，在該方法中，當(dāng)進(jìn)行載波比較時(shí)只有單個(gè)載波被用于三個(gè)相，在其中切換模式被變化到其相鄰扇區(qū)中的情況下減少換相數(shù)量，及兩個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)不被同時(shí)操作。解決問(wèn)題的手段根據(jù)在解決上述問(wèn)題的權(quán)利要求1中描述的本發(fā)明，提供有一種矩陣變換器空間矢量調(diào)制方法，在該方法中，矩陣變換器的雙向開(kāi)關(guān)在空間矢量調(diào)制中被PWM控制，該方法包括假定多相交流輸出的線電壓是在兩相靜止aP軸上擴(kuò)展的矢量的狀態(tài)；將在存在輸出電壓指令值V(^的扇區(qū)中其相位滯后的簡(jiǎn)諧振蕩矢量軸定義為x軸，并且將在扇區(qū)中其相位超前的簡(jiǎn)諧振蕩軸定義為Y軸；假定在相應(yīng)軸上的最大矢量Xl、Yl、中間矢量XM、YM、及最小矢量Xs、Ys、提供相電壓的中間電壓的零矢量Z、及在扇區(qū)中單一地存在的旋轉(zhuǎn)矢量r,是基矢量；將對(duì)其使用虛擬間接空間矢量的切換模式變換成對(duì)其使用通過(guò)五個(gè)矢量的組合構(gòu)成的直接變換空間矢量的其它切換模式；選擇滿足預(yù)定條件的變換切換模式中的任一個(gè)，以減少矩陣變換器的輸入電流和/或其輸出電壓的諧波；從在虛擬間接空間矢量和直接變換空間矢量之間的負(fù)荷關(guān)系公式，計(jì)算在所選的切換模式中進(jìn)行過(guò)渡的五個(gè)空間矢量的負(fù)荷；及基于計(jì)算出的負(fù)荷，進(jìn)行用于雙向開(kāi)關(guān)的pwm控制。根據(jù)在權(quán)利要求2中描述的本發(fā)明，預(yù)定條件包括輸入最小電壓相未連接到輸出電壓指令的最大電壓相上并且輸入最大電壓相未未連接到輸出電壓相的最小電壓相上的條件；和要連接到輸出相上的輸入相從最大電壓相到最小電壓相和從最小電壓相到最大電壓相的變化被禁止的另一種條件。根據(jù)在權(quán)利要求3中描述的本發(fā)明，使用表格執(zhí)行負(fù)荷的計(jì)算，在該表格中，與對(duì)其使用直接變換五個(gè)空間矢量的切換模式相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷，表現(xiàn)在應(yīng)用于對(duì)其使用虛擬間接空間矢量的切換模式的負(fù)荷中。根據(jù)在權(quán)利要求4中描述的本發(fā)明，在當(dāng)由輸出電壓指令值矢量和包圍輸出電壓指令值矢量的簡(jiǎn)諧振蕩矢量構(gòu)成的區(qū)定義為扇區(qū)時(shí)、切換模式變化到在輸入側(cè)或輸出側(cè)處的相鄰扇區(qū)中的情況下，不更新切換4莫式。本發(fā)明的效果(1)根據(jù)在權(quán)利要求14中描述的本發(fā)明，在載波比較中，對(duì)于三個(gè)相可以只使用一個(gè)載波。因而，可實(shí)現(xiàn)從常規(guī)三個(gè)的載波數(shù)量的顯著減少。例如，與非專利文獻(xiàn)1和2相比，可利用常規(guī)控制方法，并且直接變換方法固有的計(jì)算條件變得不必要。ii(2)根據(jù)在權(quán)利要求3中描述的本發(fā)明，從表格可預(yù)先掌握最終切換信號(hào)的候選對(duì)象，作為已知條件。(3)此外，根據(jù)在權(quán)利要求4中描述的本發(fā)明，在其中切換模式變化到相鄰扇區(qū)的情況下，可減少換相數(shù)量，并且兩個(gè)或更多個(gè)開(kāi)關(guān)不被同時(shí)操作。圖lj可適用于本發(fā)明的矩陣變換器的基本構(gòu)造圖。圖2是表明通過(guò)常規(guī)方法的切換模式和輸出電壓的例子的解釋:圖3空間矢量的表示，圖3(a)是輸入虛擬整流器空間矢量圖，并且圖3(b)是輸出虛擬空間矢量圖。圖4空間矢量的輸入側(cè)扇區(qū)和輸出側(cè)扇區(qū)的定義例子的解釋圖。圖5輸入電流指令矢量和輸出電壓指令矢量的圖。圖6表示在基矢量和用于這些矢量的負(fù)荷之間的關(guān)系的解釋圖。矢量圖圖7代表在常規(guī)例子中的載波比較的模式的解釋圖。圖8當(dāng)矩陣變換器的輸入相電壓相位是15度時(shí)的輸出電壓空間形圖圖9在圖8中的扇區(qū)1區(qū)域中的矢量圖。圖ioi滿足根據(jù)本發(fā)明的條件的切換模式的解釋圖。圖11代表根據(jù)本發(fā)明的載波比較的模式的解釋圖。圖121在一個(gè)扇區(qū)中的矢量圖。圖13當(dāng)執(zhí)行#>據(jù)本發(fā)明的控制時(shí)的輸入和輸出電壓和電流波附圖標(biāo)記的解釋l...三相交流電源、2...輸入濾波部、3...半導(dǎo)體電源變換部、4...負(fù)載。1具體實(shí)施例方式下文，交流-交流直接變換裝置將被解釋為矩陣變換器，在該矩陣變換器中雙向開(kāi)關(guān)被PWM控制。參照附圖，將描述根據(jù)本發(fā)明的空間矢量調(diào)制方法的優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明不限于下面描述的優(yōu)選實(shí)施例。首先，將描述本發(fā)明的原理。在矩陣變換器中，從電源電壓檢測(cè)值和輸出電壓指令得到輸入虛擬整流器側(cè)空間矢量和輸出虛擬逆變器空間矢量。另外，從電源電壓檢測(cè)值和輸出電壓指令得到輸入電流指令矢量和輸出電壓指令矢量的扇區(qū)信息(輸入扇區(qū)和輸出扇區(qū))和輸入電源的R相、S相、及T相和輸出相的U相、V相、及W相的數(shù)值關(guān)系。另外，從矢量信息和以前計(jì)算的虛擬間接變換負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，可唯一地確定瞬時(shí)U-相、V-相、及W-相切換才莫式和待應(yīng)用的負(fù)荷公式。此外，從在相應(yīng)相位的負(fù)荷公式中的數(shù)值關(guān)系可唯一地確定在配置合成之后的切換模式的順序。所以，如果確定虛擬間接變換負(fù)荷、輸入-和-輸出扇區(qū)、及負(fù)荷計(jì)算公式的數(shù)值關(guān)系，則可使用例如表格可確定最終五個(gè)負(fù)荷和切換順序。這些條信息可以用于將它們通過(guò)載波比較轉(zhuǎn)換成時(shí)間信息。(第一實(shí)施例)以與在非專利文獻(xiàn)3中描述的相同的方式使用常規(guī)交流/直流/交流虛擬間接變換方法，計(jì)算矩陣變換器的切換負(fù)荷。計(jì)算的虛擬間接變換切換模式使用伴隨信息被變換成包括切換狀態(tài)的直接變換的切換模式和負(fù)荷并且被重新配置，該切換狀態(tài)不能在虛擬間接變換模式中被利用，該伴隨信息例如是在其期間每單位控制時(shí)間進(jìn)行按照切換才莫式的切換的負(fù)荷和扇區(qū)。首先，下面將描述一種方法，在該方法中，在虛擬間接變換方法中得到的五個(gè)切換模式和它們的負(fù)荷被變換成在交流/交流直接變換方法中的切換模式和負(fù)荷。圖8表示其中當(dāng)輸入相電壓相位是15度時(shí)輸出電壓空間矢量以所有切換模式(27種方式)表現(xiàn)的例子。這里假定，虛擬間接變換空間矢量圖中的輸入電流指令存在于扇區(qū)1中，并且輸出電壓指令存在于扇區(qū)1(分別地，在輸入相電壓之間的數(shù)值關(guān)系指示R相〉S相〉T相，并且在輸出指令相電壓之間的數(shù)值關(guān)系指示U相〉V相〉W相)。在這時(shí)選擇的虛擬間接變換切換模式基于表格2是五個(gè)，為RTT、RRT、RSS、RRS、及SSS(RTT是指從最左位置按順序連接到輸出U、V、及W相上的輸入相，并且指示其中從最左位置順序地輸入R相連接到輸出U相上、輸入T相連接到輸出V相上、及輸入T相連接到輸出W相上的切換狀態(tài))。上述的輸入扇區(qū)1和輸出扇區(qū)1的這樣的狀態(tài)指示在交流/交流直接變換空間矢量中在圖8中表示的從A至B的區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域中，存在代表vRTT、vRSS、vSTT、vRST、vSST、vRRS、vRRT、及vSSS的八個(gè)切換狀態(tài)的矢量(輸入中間電壓相的vSSS被用于零矢量)。在虛擬間接變換切換模式中得到的五個(gè)切換狀態(tài)以來(lái)自八個(gè)矢量中的在圖9(b)中表示的五個(gè)矢量表現(xiàn)(用于X軸和用于Y軸的相應(yīng)三個(gè)簡(jiǎn)諧振蕩矢量、零矢量、及旋轉(zhuǎn)矢量)。這些矢量通過(guò)負(fù)荷被調(diào)節(jié)以構(gòu)成輸出指令矢量。根據(jù)本發(fā)明，除在虛擬間接變換矢量中得到的那些矢量之外的矢量被適當(dāng)?shù)赜糜跇?gòu)成輸出指令矢量。因而，在虛擬間接變換方法中的切換模式可變換成在直接變換方法中的那些切換模式。也就是說(shuō)，在虛擬間接變換方法中得到的切換模式(瞬時(shí)空間矢量)基本上通過(guò)合成整流器+逆變器的切換模式而得到。不能使用其中輸入三相分別連接到其它不同輸出三相上的模式(與表格l中的組R1和R2相對(duì)應(yīng)的模式)。這是因?yàn)檩斎胝髌鞯娜噙B接到其上的直流鏈路(P、N)僅具有豎直兩相(P相、N相)。另外，在一般的虛擬間接變換方法中，整流器側(cè)被控制，以提供以相電壓最大相作為基準(zhǔn)的兩-相調(diào)制。也就是說(shuō)，整流器側(cè)按照三相的線間在最大和第二大切換模式中被控制。例如，在圖3(a)的情況下，線最大的RT和線第三大的RS被使用，但線第三大的ST不被使用。所以，在圖9(a)中所示的交流/交流直接變換方法中使用的切換模式(SST、STT)不出現(xiàn)在圖9(b)中所示的虛擬間接變換方法中的那些切換模式上。這里應(yīng)該注意，在其中虛擬整流器側(cè)被PAM控制的情況下，可利用ST。這里，如果給出輸入最小電壓相未連接到輸出電壓指令的最大電壓相上并且輸入最大電壓相未連接到輸出電壓指令的最小電壓相上的這樣一種條件，則唯一地確定初始切換才莫式和最終切換才莫式。在初始切換模式中，只有最大電壓相連接到輸出最大電壓相上，并且輸出中間電壓相和最小電壓相連接到輸入最小電壓相上。另外，在最終切換模式中，只有輸出最小電壓相連接到輸入中間電壓相上，并且輸出最大電壓相和中間電壓相兩者連接到輸入最大電壓相上。如果這應(yīng)用于上述例子，則切換模式在初始切換模式的情況下是STT，并且在最終切換模式的情況下是RRS。當(dāng)從八個(gè)空間矢量中選擇構(gòu)成指令矢量的五個(gè)空間矢量時(shí)，初始選擇和最終選擇指示空間矢量，使得指令空間矢量中的多個(gè)連接到最小電壓相上且未連接到零矢量上，并且指令空間矢量中的多個(gè)連接到最大電壓相上且未連接到零矢量上(在每一種情況下，按諸如T—S—R或R~>T~>S之類的順序發(fā)生切換變化)。在上述例子中，最小電壓相是T相，STT被選擇，因?yàn)椴荒苁褂肨TT,并且最大電壓相是R且RRT被選擇，因?yàn)椴荒苁褂肦RR。其次，當(dāng)添加禁止連接到輸出相上的輸入相從最大電壓相變到最小電壓相和從最小電壓相變到最大電壓相的這樣一種條件時(shí)，如圖10所示指示切換模式的過(guò)渡。圖10表示當(dāng)輸入相電壓的數(shù)值關(guān)系是R相〉S相>1相并且輸出相電壓的數(shù)值關(guān)系是U相〉V相>\￥相時(shí)的關(guān)系。例如，STT是指輸入S相、T相、及T相連接到輸出U相、V相、及W相上。其中，RTS、SRT、STS、及SRS的四個(gè)切換才莫式不滿足U相>丫相>\￥相的條件，并且由于是在與指令矢量相反的方向上產(chǎn)生的矢量，從而不使用。所以，從STT變化到RRS的切換模式總共五種方式(在圖10中的右側(cè))從五種方式切換模式中，可以選擇這些模式中的任一種。在每個(gè)輸入扇區(qū)和輸出扇區(qū)中建立切換模式的上述選擇。在虛擬間接變換方法中的任意輸入扇區(qū)和輸出扇區(qū)的切換模式和交流/交流直接變換方法的切換模式表現(xiàn)在表3至表6中。[表3整法^11(R>S>T)_2(R>S>T)_3(S>R>T)RTST逆變器pa咖iaFyiwiiEaiaBgMBiEaaaiiaEiBiMgMraMmj咖咖iia咖iMg3igMirairairai1(U>V>W)RSSRRSRRTSSSSTTRTTRSTRRTRRSSTTRTTRSTRSSRRSSTTSSTRSTHRTRRSSTTSSTRSTRSSRRSSTTSSTSSSRSSRRSRTT朋TSTTSST欲STTRTTRST肪T朋SSTTRTTRSTRSS鵬STTSSTRSTRRT鵬STTSSTRSTRSSRRSSTTSSTSSSRSSRRSmRRTSTTSST卿RTTSTTSRTSSTSSRRTTSTTSRTSRRSSRRTTRRTSRTSSTSSRRTTRRTSRTSRRSSRRTT冊(cè)T卿卿SSR2(V>U>W)RR5SRS冊(cè)TTRTsssTSTT盯SRTRRTRRSTSTTRTSRTSRSRRSTSTSSTSRTRRTRRSTSTSSTSRTSRSRRSTSTSSTSSSSRSRRSRRTTRTSSTTSTSSSTSTTRTSRTRRTRRSTSTTRTSRTSfiSRRSTSTSSTSRT朋TRRSTSTSSTSRTSRSRRSTSTSSTSSSSRS鵬RRTTRTSSTTST咖TRTTSTRSTSSTSSRTRTTSTRSTRSRSSRTRTRRTRSTSSTSSRTRTRRTRSTRSRSSRTRTRRT朋RRSRSSR3CV>W>U>SRSSRK1RTTKKSSSTSTTHTTRSTRRSRRTSTTRTTRSSRSS冊(cè)TSTTSSTRSTRRSRRTSTTSSTRSSRSSRRTSTTSSSSSSRSSRRTRTTRRTSTTSSSSSTSTTRTTRSTRRSRRTSTTRTTRSSRSSRRTSTTSSTRSTRRS欣TSTTSSTRSSRSSRRTSTTSSSSSSRSS冊(cè)TRTTRRTSTTSSR冊(cè)TRTTSTTSRTSSRSSTRTTSTTSRRSRRSSTRTTRRTSRTSSRSSTRTTRRTSRRSRRSSTRTTRR冊(cè)RRSRRSS4(W>V>U)S朋SSRTRRTTRsssTTSTTRTSRTRRSRRTTSTTRTSRSSRSRRTTSTSSTSRTRRSRRTTSTSSTSR湖SRRTTSTSSSSSSSRSRRTRRTTRTSSTTSSSSTTSTTRTSRTRRSRRTTSTTRTSRSSRSRRTTSTSSTSRTRRS抑TTSTSSTSRSSRSRRTTSTSSSSSSSRSRRTRRTTRTSSTTS卿TTRTTSTRSTSSRSSTTRTTSTRSRRSRSSTTRTRRTRSTSSUSSTTRTRRTRSRRSRSSTTRTRR冊(cè)R鵬RSSscw>u>v>SSRRSRTTRRTRsssTTSTTRSTRRTRRSRTTSTTOSTR湖RSRTTSSTSSTRRTRRSRTTSSTSSTRSSRRSRTTS5TSSSSSSRRSRTTRRTRTTSSTSsssTTSTTRSTRRTFRSRTTSTTRSTRSSRRSRTTSSTSSTRRTRRSRTTSSTSSTRSSR柳TTSSTSSSSSSRRSRTTRRTRTTSSTS腳TTRTTSRTSSTSSRSTTRTTSRTS鵬SRSTTRRTRRTSSTSSRSTTRRTRRTSRRSSRSTTRRTR卿鵬SRS6(U>W>V〉RSRRSSRTRRTTsssSTTRTTRTSRTRRSRSTTRTTRTSRSS咖STTSTSRTSRTRRSRSTTSTSRTSRSSRSRSTTSTSSS5RSS咖RTRRTTSTSSTTsssSTTRTTRTSRTRRSRSTTRTTRTSRSS咖STTSTSRTSRTRRSRSTTSTSRTSRSSRSRSTTSTSSSSRSSRSRRTRRTTSTSSTT冊(cè)RRTTSTTSTRSTSSRSRTTSTTSTRS朋SRSRTTRTRSTRSTSSRSRTTRTRSTRSRRSRSRTTRTR卿SRRSRS表格4'巷法逸逆變s1{U>V>W)STTSSTSRRSSR卿RTTSTTSffTSSTSSRRTTSTTSRTS冊(cè)湖RTTRRTS町SST湖RTTRRTSRT卿SSRRTTRRT卿SRRSSRSTTSSTSRR湖mTRRS冊(cè)STRSSRSSTTRRS冊(cè)STOSTTSSTTORTTRSTIRSSRSSTTORTTRSTKSTTSSTTRRTTRTTTSTTSSTS冊(cè)SSRTTRTTTTORS冊(cè)STRSSRSSTTRRS肪STKSTTSSTTRRTTRSTRSSRSSTTRRTraSTRSTTSSTTKRTTRTTTSTTSST2(V>U>WSSTTSTSSRRSR卿TRTTSTRSTSSTSSRTRTTSTRST咖湖TRTRRTRSTSSTSSRTRTRRTRST咖SSRTRTRRT朋R咖欲SSTTSTSSRRSRmRTRRSRTSRSSRSSTRTRRSRTSRTSTSSTRTRTTRTSRSSRSSTRTRTTRTSRTSTSSTRTRTTRTTTTSTSSTSSRRSRTTRRTRTTTRTRRSRTSRSSRSSTKTORSRTSRTSTSSTRTRTTRTSRSSRSSTRTRTTHTSRTSTSSTRTRTTRTTTTSTSST3(V>W>U>TSTTSSRSRRSS卿TRTTSTTSRTSSRSSTRTTSTTSRRSRRSSTRTTRRTSRTSSRSSTRTTRRTSRRSRRSSTRTTRRRRR依RRSSTSTTSSRSRRSSmRTR咖RSTRSSTSSRTRRSRRSTTSTTSSRTRRTTRSTRSSTSSRTRRTTRSTTSTTSSRTORTTTTTTSTTSS咖RS$RTRRTTTTTRTR咖RSTRSSTSSRTRRSRRSTTSTTSSRTRRTTRSTRSSTSSRTRRTTRSTTSTTSSRTRRTTTTTTSTTSS4(W>V>U)TSSTTSRSSRRS卿TTRTTSTRSTSS脇TTRTTSTRS鵬RSSTTRTTOTOSTSS職TtRT^tTRSRRSRSSTTRTRR卿鵬RSSTSSTTSRSS朋STTTRRT冊(cè)SRTSRSSTSSRRT鵬RTSTTSTSS航RTTRTSRSSTSSRRTRTTRTSTTSTSSRRTRTTTTTTTSTSSRSSRSSRTTRRTTTTRRT鵬RTSRSSTSSRRTRRSRTSTTSTSS航RTTKTSRSSTSSRRTRTTRTSTTSTSSRRTRTTTTTTTSTSSTTSSTS鵬SRS卿TTRTTSRTSSTSSRSTTRTTSRTSRRSSR5TTRRTRRTSSTS鄉(xiāng)TTRRTRRTSRRSSRST7KRTR卿鵬鵬TTSSTSRRSSRSTTTRRT冊(cè)STRSSRSSTSRRT鵬IKSTTSSTSRRTTRTTRSSRSSTSRRTTO"TRSTOSTSRRTTKTTTTTTSSTS咖SRSRRTTRTTTTRRT冊(cè)STRSSRSSTSRRT鵬TRSTTSSTSRRTTRTTRSSRSSTSRRTTRTTRSTTSSTSRRT*mrTTTTTSSTSe(u>w>v)STSSITSRSSRR冊(cè)RRTTSTTSTTSTSSRSJOTSTTSTRSRRSRSRTTRTRSTRSTSSRSRTTRTFSTRSRRSR5RTTRTR咖SRRSRSSTSSTTSKSS朋TTTHS股SRTSRSSTSTRRS冊(cè)SRTSTTSTSTRRTKTSRTSRSSTSTRRTRTSRTSTTSTSTRRTRTTTTSTTSTSSRSS冊(cè)TRTTRRTTTTRRS肪SRTSRSSTSTORSRRSRTSTTSTSTRRTRTSRTSRSSTSTRRTRTSRTSTTSTSTRRTRTTTTSTTSTS16[表格5<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>[表格6<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>接下來(lái)，將使用上述例子解釋負(fù)荷變換。從在變換到交流/交流直接變換方法之后的五種方式的切換模式中(參照?qǐng)D10的右側(cè))，首先，下面將描述使用五種方式的切換模式之一(即，STT、SST、RST、RSS、及RRS)的負(fù)荷變換。由于在變換成虛擬間接變換方法和變換成交流/交流直接變換方法之后的輸出始終需要彼此相等，所以建立如下公式。[公式ljvOT-rf。+v5^r'《+v及ST".rfc+v鵬'《+v腐.《=W5S《+viU5《+W7T《+viyr《+v5iSS'rfz—(a)這里，應(yīng)該注意，在公式(a)中的da、db、dc、dd、及de分別是vSTT、vSST、vRSS、vRSS、及vRRS的交流/交流直接變換矢量負(fù)荷。另外，在這些負(fù)荷中，建立在(b)中的如下兩個(gè)公式。[公式2Uxr一々一d狄一d針^2,i、.........................(b)《+《+《+4+《=1另外，當(dāng)從公式(a)只抽取ot-軸分量時(shí)，建立如下公式(e)、(f)、及(g)。公式3=v鵬。.4+v腐?！秠+vir7;.^+v朋t;.<^........(e)在公式(e)中，vRSSa、vRRSa、vRTTa、vRRTa、vSTTa、vSSTa、及vRSTa分別代表它們的矢量的a-軸分量(也就是說(shuō)，例如，vRSSa=|vRSS|，vRRSa=|vRRS|"os(7c/3))。當(dāng)公式(e)被進(jìn)一變換時(shí)，提供公式(f)和(g)。公式4vS7Tarf。+vSSr。.+(v及S^+vSSr。)rfc+viSSa.drf+v朋t.^=v腐a.t/"+v朋S。+(v眠+v57T0)rf耽+(v忍r。+v譜")々……"(f)vOT。<+。.+郝a《+dd)+《=vS7Tff^w+v&Sra^針+vi5^.(c^+rf股)+viy^。.0^+c/針)..一(g)當(dāng)將公式(g)的兩側(cè)彼此比較時(shí)，得到如下公式(h)、(i)、(j)、及(k)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>從公式(c)、(h)、(i)、及(k)(1)、(m)、U)、及(k)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>所以，通過(guò)簡(jiǎn)單加減確定當(dāng)RTT、RRT、RSS、RRS、及SSS變換成STT、SST、RST、RSS、及RRS時(shí)的負(fù)荷。在剩余四種方式的切換模式的情況下，它們的負(fù)荷在變換之前能以負(fù)荷的加減形式被確定。在其中負(fù)荷的相應(yīng)變換被執(zhí)行并且它們的結(jié)果指示不一致性(負(fù)荷的結(jié)果指示負(fù)值)的情況下，意味著，對(duì)應(yīng)切換模式候選對(duì)象在變換之前不能得到等效輸入和輸出。所以，如果以后切換模式的負(fù)荷試圖被變換，則從五種方式的切換模式搜索正確的切換模式。將如此得到的交流/交流直接變換切換模式和其負(fù)荷與圖11中所示的單個(gè)載波相比較。因而，可得到最終切換信號(hào)。三角波等可用作載波。在三角波的頂點(diǎn)處執(zhí)行切換模式和其負(fù)荷的更新。這里將解釋從關(guān)于輸入側(cè)虛擬間接變換空間矢量的扇區(qū)信息和虛擬間接變換輸出側(cè)空間矢量的扇區(qū)信息確定切換模式和其負(fù)荷的表格。首先，在交流/交流直接變換輸出電壓空間矢量組中，指令矢量和存在于60度的扇區(qū)中并且由簡(jiǎn)諧振蕩矢量構(gòu)成的包圍這個(gè)指令矢量的矢量被定義，如圖12所示。在圖12中表示的上述60度扇區(qū)中，單個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量始終存在于這個(gè)扇區(qū)中，并且假定是R。相位比指令矢量滯后并且按較大順序具有瞬時(shí)值的矢量假定是XL、XM、及XS。相位比指令矢量超前并且按較大順序具有瞬時(shí)值的矢量假定是YL、YM、及YS。從矢量之一選擇零矢量Z，該零矢量Z由輸入中間電壓相構(gòu)成。從虛擬間接變換輸入電流空間矢量和輸出電壓空間矢量的矢量如表格7中所示設(shè)置扇區(qū)樣式。[表格7扇區(qū)樣式的定義<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>當(dāng)輸入扇區(qū)是扇區(qū)1、4、5、8、9、及12時(shí)，如果輸出扇區(qū)是扇區(qū)l、3、及5，或者當(dāng)輸入扇區(qū)是2、3、6、7、10、及11時(shí)，如果輸出扇區(qū)是扇區(qū)2、4、及6，則定義扇區(qū)樣式1(sml)，并且當(dāng)輸入扇區(qū)是扇區(qū)2、3、6、7、10、及11時(shí)，如果輸出扇區(qū)是扇區(qū)l、3、及5，則定義扇區(qū)樣式2(sm2)。在相應(yīng)扇區(qū)樣式中導(dǎo)出的在從虛擬間接變換切換模式變換到交流/交流直接變換切換模式之后的切換模式分別用于扇區(qū)樣式中的每一個(gè)，如表格8所示。[表格8<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>根據(jù)表格8，五種每扇區(qū)樣式、總共十種選擇矢量的組合存在。表格3至6指示對(duì)于輸入和輸出扇區(qū)中的每一個(gè)擴(kuò)展所有選擇矢量。如表格9所示唯一地確定從扇區(qū)樣式1和2得到的切換模式的負(fù)荷o[表格9負(fù)荷因數(shù)變換表格(提出的方法II)<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>表格9的選擇模式1至10與圖8中表示的選擇模式相對(duì)應(yīng)。如果扇區(qū)樣式是扇區(qū)樣式1，則對(duì)應(yīng)扇區(qū)的負(fù)荷在選擇模式1至5中。如果扇區(qū)樣式是扇區(qū)樣式2，則對(duì)應(yīng)扇區(qū)的負(fù)荷在選擇模式6至10中。如從表格9認(rèn)識(shí)到的那樣的，上述負(fù)荷可按在虛擬間接變換負(fù)荷中得到的負(fù)荷的加減被表現(xiàn)。當(dāng)4吏用這種4支術(shù)時(shí)的輸入和輸出電壓波形和輸入和輸出電流波形如圖13所示。圖13(a)表示當(dāng)輸出電壓指令值是低時(shí)的結(jié)果，并且圖13(b)表示當(dāng)輸出電壓指令值是高時(shí)的結(jié)果。圖13(a)和13(b)中的每一個(gè)從其上部位置按順序指示電源相電壓、輸入電流、輸出線電壓、及輸出電流。(第二實(shí)施例)在這個(gè)實(shí)施例中，以如下方式執(zhí)行切換模式和負(fù)荷的更新。如果當(dāng)輸入扇區(qū)變化+1或者輸出扇區(qū)變化士l時(shí)切換模式被改變，則對(duì)應(yīng)切換模式的初始值(在載波的下側(cè)頂點(diǎn)附近要輸出的切換模式)和其最終值(在載波的上側(cè)頂點(diǎn)附近要輸出的切換模式)中的任一個(gè)總是相同模式。因此，在其中改變當(dāng)更新切換模式時(shí)連接到輸出相上的開(kāi)關(guān)的情況下，上述更新被停止，并且以前模式被鎖存并被再次輸出。然后，通過(guò)更新在以后三角波的頂點(diǎn)之一處在以前時(shí)間還沒(méi)有被更新的切換模式來(lái)防止當(dāng)更新切換模式時(shí)的開(kāi)關(guān)變化。應(yīng)該注意，在其中輸入扇區(qū)和輸出扇區(qū)同時(shí)被改變的情況下，或者在其中扇區(qū)變化士2或更大的情況下，允許開(kāi)關(guān)變化，并且執(zhí)行在頂點(diǎn)之一處的中間開(kāi)關(guān)變化。權(quán)利要求1.一種矩陣變換器空間矢量調(diào)制方法，在該方法中，矩陣變換器的雙向開(kāi)關(guān)在空間矢量調(diào)制中被PWM控制，該方法包括假定多相交流輸出的線電壓是在兩相靜止αβ軸上擴(kuò)展的矢量的狀態(tài)；將在存在輸出電壓指令值Vo＊的扇區(qū)中其相位滯后的簡(jiǎn)諧振蕩矢量軸定義為X軸，并且將在扇區(qū)中其相位超前的簡(jiǎn)諧振蕩軸定義為Y軸；假定在相應(yīng)軸上的最大矢量XL、YL、中間矢量XM、YM、及最小矢量XS、YS、提供相電壓的中間電壓的零矢量Z、及在扇區(qū)中單一地存在的旋轉(zhuǎn)矢量R，是基矢量；將對(duì)其使用虛擬間接空間矢量的切換模式變換成對(duì)其使用通過(guò)五個(gè)矢量的組合構(gòu)成的直接變換空間矢量的其它切換模式；選擇滿足預(yù)定條件的變換切換模式中的任一個(gè)，以減少矩陣變換器的輸入電流和/或其輸出電壓的諧波；從在虛擬間接空間矢量和直接變換空間矢量之間的負(fù)荷關(guān)系公式，計(jì)算在所選的切換模式中進(jìn)行過(guò)渡的五個(gè)空間矢量的負(fù)荷；以及基于計(jì)算出的負(fù)荷，進(jìn)行用于雙向開(kāi)關(guān)的PWM控制。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的矩陣變換器空間矢量調(diào)制方法，其中，預(yù)定條件包括輸入最小電壓相未連接到輸出電壓指令的最大電壓相上并且輸入最大電壓相未連接到輸出電壓相的最小電壓相上的條件；和要連接到輸出相上的輸入相從最大電壓相到最小電壓相和從最小電壓相到最大電壓相的變化被禁止的另一種條件。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的矩陣變換器空間矢量調(diào)制方法，其中，使用表格執(zhí)行負(fù)荷的計(jì)算，在該表格中，與對(duì)其使用直接變換五個(gè)空間矢量的切換模式相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷，表現(xiàn)在應(yīng)用于對(duì)其使用虛擬間接空間矢量的切換模式的負(fù)荷中。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的矩陣變換器空間矢量調(diào)制方法，其中，在當(dāng)由輸出電壓指令值矢量和包圍輸出電壓指令值矢量的簡(jiǎn)諧振蕩矢量構(gòu)成的區(qū)定義為扇區(qū)時(shí)切換模式變化到在輸入側(cè)或輸出側(cè)處的相鄰扇區(qū)中的情況下，不更新切換模式。全文摘要為了提供用于矩陣變換器的空間矢量調(diào)制方法，當(dāng)進(jìn)行載波比較時(shí)該方法對(duì)于三相只使用一個(gè)載波。所提供的方法是矩陣變換器空間矢量調(diào)制方法，在該方法中，矩陣變換器(3)的雙向開(kāi)關(guān)(SW1至SW9)從多相交流電源在空間矢量調(diào)制中被PWM控制。將對(duì)其使用虛擬間接空間矢量的切換模式變換成對(duì)其使用由五個(gè)矢量構(gòu)成的直接變換空間矢量的切換模式。選擇滿足預(yù)定條件的變換切換模式中的任一個(gè)，并且使用在虛擬間接變換空間矢量和直接變換空間矢量之間的負(fù)荷關(guān)系公式，計(jì)算所選的切換模式的五個(gè)矢量的負(fù)荷。然后，基于計(jì)算的負(fù)荷PWM控制矩陣變換器。文檔編號(hào)H02M5/297GK101632217SQ20088000832公開(kāi)日2010年1月20日申請(qǐng)日期2008年3月12日優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日發(fā)明者只野裕吾,漆畑正太申請(qǐng)人:株式會(huì)社明電舍