本發(fā)明涉及電力變換
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種三次諧波注入的矩陣變換器及控制方法。
背景技術(shù)：
：隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，使其在節(jié)能降耗和新能源開發(fā)方面得到廣泛應(yīng)用。其中，功率變換器作為電力電子技術(shù)的核心廣泛于各種交-交電能變換場合，例如交流變頻驅(qū)動、新能源發(fā)電心臟不間斷電源等領(lǐng)域。交-交變換器的后級逆變級結(jié)構(gòu)都相同，差異僅在于前端變換器?，F(xiàn)有的前端變換器有無源前端變換器、有源前端變換器和混合型有源前端變換器。無源前端變換器具有轉(zhuǎn)換效率高、EMI干擾小、低成本、結(jié)構(gòu)簡單和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在變頻調(diào)速和可再生能源發(fā)電等領(lǐng)域被廣泛采用。但是，無源前端變換器也存在能量單向流動、輸入電流質(zhì)量差的特點(diǎn)。有源前端變換器，例如電壓型和電流型背靠背PWM變換器，雖然具備理想交-交功率變換器的大部分特征，但笨重的儲能元件導(dǎo)致了其具有較低的功率密度和可靠性。而另一種有源前端變換器即間接矩陣變換器無需中間儲能設(shè)備，相關(guān)研究已取得顯著性成果，但是仍存在：整流級和逆變級調(diào)制上的同步導(dǎo)致窄脈沖等非線性問題、受限的輸入側(cè)無功功率控制范圍、具有較高的開關(guān)損耗和EMI噪聲等?；旌锨岸俗儞Q器具有低開關(guān)損耗以及低成本的優(yōu)點(diǎn)，同時由于有源開關(guān)的控制，輸入電流質(zhì)量和功率因數(shù)有了明顯改善，因而是一種折中的解決方案?；旌锨岸俗儞Q器具有：電網(wǎng)換相(二極管)和強(qiáng)迫換相(有源開關(guān))；通過有源開關(guān)的切換改善輸入特性；無源器件如二極管等承受了主要電流應(yīng)力和功率傳遞任務(wù)，有源開關(guān)伏安容量較小；不完全可控導(dǎo)致某些性能方面受限，如輸入電流正弦度、輸入功率因數(shù)和功率流向等。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種三次諧波注入的矩陣變換器及控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中矩陣變換器體積大、成本高的問題，以提高矩陣變換器的轉(zhuǎn)換效率以及實(shí)現(xiàn)能量雙向流動。第一方面，本發(fā)明提供了一種三次諧波注入的矩陣變換器，所述矩陣變換器包括：前級電路、中間級電路、后級電路和控制模塊；所述前級電路與三相輸入電源連接，用于將輸入的交流電進(jìn)行整流得到六脈波直流電；所述中間級電路與所述前級電路連接，用于根據(jù)所述六脈波直流電進(jìn)行產(chǎn)生三次諧波注入到前級電路；所述后級電路與所述前級電路和所述中間級電路連接，用于對所述六脈波直流電進(jìn)行逆變得到預(yù)設(shè)條件的交流電；所述控制模塊與所述前級電路、所述中間級電路、所述后級電路連接，用于獲取三者的工作參數(shù)并生成相應(yīng)的控制指令以控制三者的輸出電壓和輸出電流。可選地，所述前級電路包括濾波電路和三相整流電路；其中，所述濾波電路包括濾波電容CFa、濾波電容CFb、濾波電容CFc和濾波電感LFa、濾波電感LFb、濾波電感LFc；所述濾波電感LFa、濾波電感LFb、濾波電感LFc分別串聯(lián)在三相輸入電源上；所述濾波電容CFa、所述濾波電容CFb和所述濾波電容CFc的第一端依次連接濾波電容CFa、CFb、CFc的輸出端于節(jié)點(diǎn)Pa、Pb、Pc，第二端相連接；所述三相整流電路包括3個開關(guān)管Sa+、Sb+、Sc+構(gòu)成的上橋臂和3個開關(guān)管Sa-、Sb-、Sc-構(gòu)成的下橋臂；其中，所述開關(guān)管Sa+、Sb+、Sc+的第一極與直流母線正極相連接，第二極依次與所述開關(guān)管Sa-、Sb-、Sc-的第一極相連接于所述節(jié)點(diǎn)Pa、Pb、Pc；所述開關(guān)管Sa-、Sb-、Sc-的第二極與直流母線負(fù)極相連接。可選地，所述中間級電路包括雙Buck半橋電路和雙向開關(guān)Sa、Sb、Sc；所述雙Buck半橋電路包括開關(guān)管Sy+、Sy-和電感Ly；所述開關(guān)管Sy+的第一極連接直流母線正極，第二極連接開關(guān)管Sy-的第一極于節(jié)點(diǎn)P1；所述電感Ly的第一端連接節(jié)點(diǎn)P1，第二端連接節(jié)點(diǎn)P2；雙向開關(guān)Sa包括開關(guān)管Say和Sya，雙向開關(guān)Sb包括開關(guān)管Sby和Syb，雙向開關(guān)Sc包括開關(guān)管Scy和Syc；所述開關(guān)管Sya、Syb和Syc的第一極連接節(jié)點(diǎn)P2，第二極依次連接開關(guān)管Say、Sby和Scy的第一極；所述開關(guān)管Say、Sby和Scy的第二極依次連接到節(jié)點(diǎn)Pa、Pb、Pc?？蛇x地，所述后級電路包括三相電壓型逆變器；所述三相電壓型逆變器包括開關(guān)管Sr+、Ss+、St+構(gòu)成的上橋臂和開關(guān)管Sr-、Ss-、St-構(gòu)成的下橋臂；所述開關(guān)管Sr+、Ss+、St+的第一極連接直流母線正極，第二極依次連接所述開關(guān)管Sr-、Ss-、St-的第一極；所述開關(guān)管Sr-、Ss-、St-的第二極連接所述直流母線負(fù)極?？蛇x地，所述后級電路還包括鉗位電路；所述鉗位電路包括快恢復(fù)二極管Dc和電容器Cc，所述快恢復(fù)二極管Dc的正極與直流母線正極相連，負(fù)極與所述電容器Cc的第一極相連；所述電容器Cc的第二極與直流母線負(fù)極相連。第二方面，本發(fā)明還提供了一種三次諧波注入的矩陣變換器的控制方法，所述控制方法包括前級電路的控制方法和后級電路的控制方法。可選地，所述前級電路的控制方法包括：獲取所述前級電路中濾波電容的電壓uaF、ubF、ucF，直流母線電壓Upn和電感Ly的三次諧波注入電流iy；計(jì)算所述電壓uaF、ubF、ucF的鎖相角，根據(jù)所述鎖相角確定所在扇區(qū)，從而控制三相整流電路和三個雙向開關(guān)Sa、Sb、Sc中各個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；獲取三次諧波注入電流參考值iy*；根據(jù)所述電流參考值iy*與所述三次諧波注入電流iy之間差值Δiy生成開關(guān)指令，以調(diào)節(jié)開關(guān)管Sy+的占空比?？蛇x地，所述前級電路的控制方法包括：獲取三相電壓型逆變器中各相實(shí)際輸出電流ir、is、it；獲取所述三相電壓型逆變器中各相電壓參考值和電流參考值；對所述電流參考值以及所述實(shí)際輸出電流ir、is、it分別進(jìn)行dq變換得到參考值id*、iq*與實(shí)際值id、iq輸出，并計(jì)算差值Δid、Δiq；對所述差值Δid、ΔiqPI調(diào)節(jié)后再進(jìn)行dq反變換得到每相電路電流的變化量，以根據(jù)每相電路電流的變化量生成調(diào)節(jié)所述三相電壓型逆變器中開關(guān)管Sr+、Ss+、St+占空比的開關(guān)指令?？蛇x地，所述計(jì)算所述電壓uaF、ubF、ucF的鎖相角，根據(jù)所述鎖相角確定所在扇區(qū)，從而控制三相整流電路和三個雙向開關(guān)Sa、Sb、Sc中各個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷的步驟中，通過以下方法確定所在扇區(qū)包括：ua>ub>uc的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅰ；ub>ua>uc的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅱ；ub>uc>ua的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅲ；uc>ub>ua的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅳ；uc>ua>ub的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅴ；ua>uc>ub的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅵ；以及每個開關(guān)管的控制方法包括：每個扇區(qū)中任意時刻上橋臂的開關(guān)管Sa+、Sb+、Sc+中對應(yīng)輸入電壓瞬時值最大的那個開關(guān)，以及下橋臂的開關(guān)管Sa-、Sb-、Sc-中對應(yīng)輸入電壓瞬時值最小的那個開關(guān)一直導(dǎo)通，剩下的開關(guān)管一直關(guān)斷；三次諧波注入電路的三個雙向開關(guān)中將電壓瞬時值絕對值最小的相對應(yīng)的雙向開關(guān)導(dǎo)通，其他雙向開關(guān)關(guān)斷，向該相電源注入三次諧波電流。可選地，當(dāng)后級電路包括鉗位電路時，所述控制方法還包括：當(dāng)矩陣變換器停止工作后，所述鉗位電路吸收儲存在負(fù)載漏電感中的能量；當(dāng)矩陣變換器正常工作時，所述鉗位電路不工作。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過設(shè)置前級電路將三相輸入電源輸入的交流電進(jìn)行整流得到六脈波直流電，然后通過中間級電路向前級電路注入三次諧波，前級電路以工頻控制開關(guān)管動作，然后對中間級電路中的開關(guān)管采用高頻調(diào)節(jié)，以使前級電路輸入正弦三相電流，同時無需使用直流母線的儲能電容，可以減小矩陣變換器的體積。另外，僅有中間級電路在注入三次諧波時控制開關(guān)管高頻導(dǎo)通與關(guān)斷，可以降低電路功耗即轉(zhuǎn)換效率高。附圖說明通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：圖1為本發(fā)明的三次諧波注入的矩陣變換器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中三相整流電路的波形圖；圖3為圖1中三相整流電路的開關(guān)管開關(guān)示意圖；圖4為圖1～圖3所示的三相整流電路的能量流動示意圖；圖5為圖1中三相電壓型逆變器調(diào)制示意圖；圖6為本發(fā)明提供的三次諧波注入的矩陣變換器的控制模塊示意圖；圖7為本發(fā)明三次諧波注入的矩陣變換器中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)示意圖；圖8(a)與(b)為中間級電路即三次諧波注入電路的波形示意圖；圖9(a)與(b)為不同調(diào)制系數(shù)和不同頻率下矩陣變換的波形示意圖；圖10(a)與(b)為不同功率因數(shù)下矩陣變換器的波形示意圖；圖11(a)與(b)為矩陣變換器中參考值階躍變化的動態(tài)性能波形示意圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三次諧波注入的矩陣變換器，如圖1所示，包括：前級電路101、中間級電路102、后級電路103和控制模塊(圖中未示出)。前級電路101與三相輸入電源連接，用于將輸入的交流電進(jìn)行整流得到六脈波直流電。中間級電路102與前級電路101連接，用于根據(jù)上述六脈波直流電進(jìn)行產(chǎn)生三次諧波注入到前級電路101，三次諧波的注入使得輸入電流保證正弦對稱性。后級電路103與前級電路101和中間級電路102連接，用于對上述六脈波直流電進(jìn)行逆變得到預(yù)設(shè)條件的交流電?？刂颇K與前級電路101、中間級電路102、后級電路103連接，用于獲取三者的工作參數(shù)并生成相應(yīng)的控制指令以控制三者的輸出電壓和輸出電流。實(shí)際應(yīng)用中，如圖1所示，該前級電路101包括濾波電路1011和雙向的三相整流電路1012。所述濾波電路1011包括濾波電容CFa、濾波電容CFb、濾波電容CFc和濾波電感LFa、濾波電感LFb、濾波電感LFc；所述濾波電感LFa、濾波電感LFb、濾波電感LFc分別串聯(lián)在三相輸入電源上；所述濾波電容CFa、所述濾波電容CFb和所述濾波電容CFc的第一端依次連接濾波電容CFa、CFb、CFc的輸出端于節(jié)點(diǎn)Pa、Pb、Pc，第二端相連接。三相整流電路1012包括3個開關(guān)管Sa+、Sb+、Sc+構(gòu)成的上橋臂和3個開關(guān)管Sa-、Sb-、Sc-構(gòu)成的下橋臂；其中，所述開關(guān)管Sa+、Sb+、Sc+的第一極與直流母線正極相連接，第二極依次與所述開關(guān)管Sa-、Sb-、Sc-的第一極相連接于所述節(jié)點(diǎn)Pa、Pb、Pc；所述開關(guān)管Sa-、Sb-、Sc-的第二極與直流母線負(fù)極相連接。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中三相整流電路采用工頻周期進(jìn)行開關(guān)動作，這樣可以降低電路的功耗。另外，本發(fā)明實(shí)施例中三相輸入電源100為幅值、頻率、功率因數(shù)角恒定的三相電源，例如由國家電網(wǎng)提供的三相電源。如圖1所示，上述中間級電路102為三次諧波注入電路包括雙Buck半橋電路和雙向開關(guān)Sa、Sb、Sc。其中，雙Buck半橋電路包括開關(guān)管Sy+、Sy-和電感Ly。開關(guān)管Sy+的第一極連接直流母線正極，第二極連接開關(guān)管Sy-的第一極于節(jié)點(diǎn)P1；電感Ly的第一端連接節(jié)點(diǎn)P1，第二端連接節(jié)點(diǎn)P2。雙向開關(guān)Sa包括開關(guān)管Say和Sya，雙向開關(guān)Sb包括開關(guān)管Sby和Syb，雙向開關(guān)Sc包括開關(guān)管Scy和Syc；開關(guān)管Sya、Syb和Syc的第一極連接節(jié)點(diǎn)P2，第二極依次連接開關(guān)管Say、Sby和Scy的第一極；所述開關(guān)管Say、Sby和Scy的第二極依次連接到節(jié)點(diǎn)Pa、Pb、Pc。如圖1所示，上述后級電路103包括三相電壓型逆變器1032。該三相電壓型逆變器包括開關(guān)管Sr+、Ss+、St+構(gòu)成的上橋臂和開關(guān)管Sr-、Ss-、St-構(gòu)成的下橋臂。開關(guān)管Sr+、Ss+、St+的第一極連接直流母線正極，第二極依次連接開關(guān)管Sr-、Ss-、St-的第一極；開關(guān)管Sr-、Ss-、St-的第二極連接直流母線負(fù)極。實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)矩陣變換器停止工作后，負(fù)載中的漏電感中會儲存部分能量，這部分能量回流到矩陣變換器會損傷該矩陣變換器中的開關(guān)管，為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例中后級電路103還包括鉗位電路1031。如圖1所示，該鉗位電路1031包括快恢復(fù)二極管Dc和電容器Cc?？旎謴?fù)二極管Dc的正極與直流母線正極相連，負(fù)極與電容器Cc的第一極相連；電容器Cc的第二極與直流母線負(fù)極相連。這樣，漏電感中儲存的能量可以回流到電容器Cc中，防止對該矩陣變換器造成損傷。需要說明的是，該電容器Cc與現(xiàn)有技術(shù)中的大容量的儲能電容不同，該電容器Cc的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于儲能電容的容量，并且該電容器Cc。在矩陣變換器開始工作時有一個充電過程，當(dāng)電容器Cc的電壓大于直流母線電壓時，二極管截止。矩陣變換器停止工作負(fù)載中漏電感儲存的能量會使直流母線的正極電壓升高，二極管導(dǎo)通，從而使電容器Cc吸收可漏電感中的電流，避免能量回流到矩陣變換器損傷矩陣變換器中的開關(guān)管。另外，上述電容的體積較小，可以極大的減少矩陣變換器的體積圖2示出了矩陣變換器的前級三相整流器的波形圖，包括：(a)三相輸入電源電壓ua，ub，uc以及經(jīng)雙向的三相整流器后的六脈波直流電壓upn。(b)三相輸入電源電流ia，ib，ic。(c)經(jīng)三相濾波器后的整流器a相輸入電流ira。(d)三次諧波注入電流參考值iy*。由圖2可知，在輸入單位功率因數(shù)的工況下，通過三次諧波注入電路的電流峰值只有變換器輸入側(cè)電流幅值的一半，因而三次諧波注入電路的器件可以選擇電流額定值較小的器件，從而可以降低矩陣變換器的成本。如圖3所示，按照三相輸入電源電壓瞬時值的大小關(guān)系在時域上將一個電源周期劃分為六個扇區(qū)，具體的劃分方法為：ua>ub>uc的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅰ；ub>ua>uc的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅱ；ub>uc>ua的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅲ；uc>ub>ua的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅳ；uc>ua>ub的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅴ；ua>uc>ub的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)Ⅵ。每個扇區(qū)中任意時刻上橋臂3個開關(guān)Sa+、Sb+、Sc+中對應(yīng)輸入電壓瞬時值最大的那個開關(guān)，以及下橋臂3個開關(guān)Sa-、Sb-、Sc-中對應(yīng)輸入電壓瞬時值最小的那個開關(guān)一直導(dǎo)通，剩下的4個開關(guān)一直關(guān)斷。能量正向流動時，電流流經(jīng)二極管；能量反向流動時，與二極管反并聯(lián)的IGBT開關(guān)管承載電流。三次諧波注入電路的三個雙向開關(guān)則由三相輸入電源中電壓瞬時值絕對值最小的相決定，即將電壓瞬時值絕對值最小的相對應(yīng)的雙向開關(guān)導(dǎo)通，其他雙向開關(guān)關(guān)斷，向該相電源注入三次諧波電流。當(dāng)三相輸入電源的電壓具有以下關(guān)系：ua>ub>uc,ub<0時，若能量正向流動時，如圖4(a)所示，雙向的三相整流電路中電流流過開關(guān)管Sa+，Sc-的反并聯(lián)二極管，b相的三次諧波注入電流流經(jīng)開關(guān)管Syb和Sby的反并聯(lián)二極管。當(dāng)能量反向流動時，如圖4(b)所示，雙向的三相整流電路中，電路流過開關(guān)管Sa+，Sc-，b相三次諧波注入電流流經(jīng)開關(guān)管Syb的反并聯(lián)二極管和開關(guān)管Sby。本發(fā)明實(shí)施例中三相電壓型逆變器采用載波調(diào)制策略，如圖5所示，假定三相期望輸出電壓為：ur=Uomcos(ωot+φu)us=Uomcos(ωot+φu-2π/3)ut=Uomcos(ωot+φu+2π/3);]]>其中Uom是期望輸出電壓的幅值，ωo是期望輸出電壓的角頻率，φ是期望輸出電壓的功率因數(shù)角。首先求得調(diào)制信號uio*為零序電壓uno定義為uno＝-[max(ur,us,ut)+min(ur,us,ut)]/2，至此可以求得歸一化的調(diào)制信號和各個橋臂的占空比di為即di對應(yīng)Sr+、Ss+、St+的占空比。圖6示出了矩陣變換器的控制模塊示意圖。該控制模塊對前級電路、中間級電路和后級電路進(jìn)行控制。前級電路中三相整流器的控制方法，包括以下步驟：步驟1：采集前級三相整流電路工作過程中的數(shù)據(jù)；該數(shù)據(jù)包括前級三相濾波電路的各相濾波電容兩端的電壓uaF，ubF，ucF，三次諧波注入電路中流過諧波注入電感Ly的三次諧波注入電流iy，以及中間直流母線電壓upn。步驟2：對采集到的三相電壓uaF，ubF，ucF經(jīng)鎖相環(huán)(PLL)進(jìn)行鎖相，得到鎖相角θ。根據(jù)鎖相角θ確定所在扇區(qū)(扇區(qū)根據(jù)上述扇區(qū)劃分方法確定)，從而控制三相整流電路和三個雙向開關(guān)中各個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；步驟3：獲取三次諧波注入電流參考值。首先，令采集到的A相濾波電容電壓uaF通過帶通濾波器得到5次諧波電壓uh5；其次，將uh5再與sin(5θ)相乘后通過低通濾波器得到U5sin(φu5)，并將U5sin(φu5)作為PI調(diào)節(jié)器的輸入。PI調(diào)節(jié)器的輸出為三相電源的參考輸入功率值P*；最終，依據(jù)以下公式計(jì)算獲得：iy*=-2P*3Uimcos(ωit-2π/3)-Iqmsin(ωit-2π/3);]]>其中，Iqm為三相輸入電源側(cè)無功電流分量，為三相輸入電源的功率因數(shù)角，由需求決定，Uim為三相輸入電源電壓的幅值，ωi為三相輸入電源的角頻率。步驟4：依據(jù)步驟3得到的三次諧波注入電流參考值iy*與采樣得到的iy間的差值Δiy對IGBT開關(guān)管Sy+的占空比進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，得到雙Buck電路中IGBT開關(guān)管Sy+的動態(tài)占空比。后級三相電壓型逆變器的控制方法，包括以下步驟：步驟1：采集后級三相電壓型逆變電路工作過程中的數(shù)據(jù)，包括后級三相電壓型逆變電路的各相輸出電流ir，is，it。步驟2：獲三相電壓型逆變電路參考值。根據(jù)三相期望輸出電壓以及負(fù)載計(jì)算得出三相電壓型逆變電路輸出電流的參考值。三相期望輸出電壓為；ur=Uomcos(ωot+φu)us=Uomcos(ωot+φu-2π/3)ut=Uomcos(ωot+φu+2π/3);]]>其中Uom是期望輸出電壓的幅值，ωo是期望輸出電壓的角頻率，φ是期望輸出電壓的功率因數(shù)角，負(fù)載阻抗為Z。那么三相電流參考值為ir*=Uomcos(ωot+φu)/Zis*=Uomcos(ωot+φu-2π/3)/Zit*=Uomcos(ωot+φu+2π/3)/Z.]]>步驟3：依據(jù)步驟1得到的三相電壓型逆變電路輸出電流經(jīng)過dq變換的參考值id*，iq*與采樣得到經(jīng)過dq變換的id，iq間的差值Δid，然后Δiq經(jīng)過dq反變換后在對三相電壓型逆變電路中的開關(guān)管Sr+、Ss+、St+的占空比進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)三相電壓型逆變電路中的開關(guān)管Sr+、Ss+、St+的動態(tài)占空比。前級三相整流器的控制方法，包括：在三次諧波注入電流控制器的參考值中疊加前饋項(xiàng)k；其中，k=umid-uminumax-umin,]]>umax＝max(uaF，ubF，ucF)，umid＝mid(uaF，ubF，ucF)，umin＝min(uaF，ubF，ucF)。為驗(yàn)證本發(fā)明實(shí)施例提供的三次諧波注入的矩陣變換器及控制方法的有效性，本發(fā)明一實(shí)施例中設(shè)置上述矩陣變換器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖7所示，包括額定功率、三相輸入電源電壓的幅值和頻率、三相逆變電路輸出參考電壓的幅值、IGBT開關(guān)管的開關(guān)頻率、三相輸入濾波器的電感電容值、三次諧波注入的電感值、三相電壓型逆變電路輸出濾波電感值和負(fù)載電阻值。圖8(a)和(b)示出了三次諧波注入電路的波形示意圖。如圖8所示，包括：三相輸入電源a相電壓ua，電流ia，三次諧波注入電流iy，三相電壓型逆變器r相輸出電流。圖8(a)為三次諧波注入電路不工作時的波形圖，圖8(b)為三次諧波注入電路工作時的波形圖，由兩組圖對比可知，三次諧波注入電路工作時，該三次諧波注入的矩陣變換器輸入電流和輸出電流諧波畸變越小，波形質(zhì)量高。圖9示出了矩陣變換器中不同調(diào)制系數(shù)和不同頻率下的波形示意圖。如圖9所示，實(shí)驗(yàn)矩陣變換器中輸入側(cè)功率因數(shù)角設(shè)為0。圖9(a)和圖9(b)中，變換器的輸出參數(shù)設(shè)置分別為mi＝0.7，fo＝40Hz和mi＝1，fo＝100Hz。從圖中可以看出，在不同輸出頻率和調(diào)制系數(shù)下，矩陣變換器的輸入輸出電流都為完美的正弦波形，并且輸入電流與輸入電壓同相位。圖10示出了不同功率因數(shù)下的波形示意圖。如圖10所示，矩陣變換器的輸出參數(shù)設(shè)置分別為mi＝1，fo＝40Hz。圖10(a)中，輸入功率因數(shù)角設(shè)為π/6，即輸入電流滯后輸入電壓π/6。圖10(b)中，輸入功率因數(shù)角設(shè)為-π/6，即輸入電流超前輸入電壓π/6。輸出電流的幅值約為5.6A，由此表明在不同輸入功率因數(shù)角的情況下矩陣變換器的最大電壓傳輸比都能達(dá)到0.866。圖11示出了矩陣變換器中參考值階躍變化的動態(tài)性能波形示意圖。圖11(a)中，輸出有功電流參考值id_ref的初始值為+6A，在0.15s的時刻由+6A階躍變化為-6A。圖11(b)中，輸出有功電流參考值id_ref的初始值為-6A，在0.15s的時刻由-6A階躍變化為+6A。從圖11可以看出，三次諧波注入的矩陣變換器能在電動和發(fā)電兩種運(yùn)行模式下快速平穩(wěn)地切換，動態(tài)性能良好。在本發(fā)明中，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。術(shù)語“多個”指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3