[发明专利]“与或”门构造的专用逻辑式电流型解结耦单极性PWM方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换器调制及控制领域，特别涉及单相高频链矩阵整流器的“与或”门构造的专用逻辑式电流型解结耦单极性PWM方法。

背景技术

整流器是一种把交流电能转换成直流电能的拓扑装置，传统整流器系统所用的工频变压器存在重量与体积大、效率低、音频噪音高等问题，用高频变压器替代其中的工频变压器，不仅可以解决上述问题，而且能够实现输出与输入之间的电气隔离、输出更大范围的电压、提高电压传输比及功率密度、减小电磁干扰、提高用电安全等优点，使电力电子变换器系统的性能得到显著提高。

单相高频链矩阵整流器由输入LC滤波器、单相矩阵变换器、高频变压器、不控整流、输出滤波器L和负载构成，将单相正弦交流电输入至矩阵变换器变换为正负交变的高频脉冲电，然后再经过高频变压器耦合输出，再经过不控整流得到稳定的直流电压。

由于高频变压器存在漏感，如果单相高频链矩阵整流器变压器前级开关管换流不正确，使得单相高频链矩阵整流器前级的开关管在换流时，在变压器原边产生较大电压过冲，因此单相高频链整流器变压器前级矩阵变换器的安全换流一直是制约高频链矩阵整流器实现大功率化的技术难点。所以亟需要提出一种新的调制策略解决单相高频链矩阵整流器变压器原边矩阵变换器开关管换流问题。

发明内容

本发明目的在于解决现有的单相高频链矩阵整流器的调制不能有效解决双向开关管安全换流等问题，提出能够可靠地实现单相高频链矩阵整流器安全换流的“与或”门构造的专用逻辑式电流型解结耦单极性PWM方法。

本发明所述的“与或”门构造的专用逻辑式电流型解结耦单极性PWM方法即为“与或”门构造的专用逻辑式电流型解结耦调制和电流型单极性PWM调制相结合的一种方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种“与或”门构造的专用逻辑式电流型解结耦单极性PWM方法，本发明方法采用的单相高频链矩阵整流器电路拓扑由于其输入侧采用LC型滤波器，输出侧采用L型滤波器，因此此拓扑为电流型拓扑；针对单相高频链矩阵整流器的调制，均采用电流型调制方法；

所述单相高频链矩阵整流器电路拓扑包括：前级电路、高频变压器和后级电路；所述前级电路是由电压源、LC型滤波器和单相矩阵变换器构成；所述后级电路是由不控整流电路，L型滤波器和负载构成；所述前级电路将单相工频交流电转换成单相高频交流电，然后通过所述高频变压器耦合输出，再通过所述不控整流电路将所述前级电路输出的单相高频交流电整流成直流电，最后经过所述L型滤波器滤掉直流电流的高次谐波最终输出平滑的直流电；

所述前级电路中电压源一端与所述LC型滤波器的滤波电感连接，所述LC型滤波器的滤波电容一端与所述单相矩阵变换器的a节点连接，其另一端与所述单相矩阵变换器的b节点和所述电压源的另一端连接；

所述单相矩阵变换器是由第一双向开关管、第二双向开关管、第三双向开关管和第四双向开关管组成；第一双向开关管的一个集电极与第二双向开关管的一个集电极连接于a节点，使第一双向开关管和第二双向开关管构成a相桥臂；第三双向开关管的一个集电极与第四双向开关管的一个集电极连接于b节点，使第三双向开关管和第四双向开关管构成b相桥臂；第一双向开关管的另一个集电极与第三双向开关管的另一个集电极相连接于c节点；第二双向开关管的另一个集电极与第四双向开关管的另一个集电极相连接于d节点；

所述第一双向开关管是由第一单向开关管和第二单向开关管串联组成；所述第二双向开关管是由第三单向开关管和第四单向开关管串联组成；所述第三双向开关管是由第五单向开关管和第六单向开关管串联组成；所述第四双向开关管是由第七单向开关管和第八单向开关管串联组成；

所述单相矩阵变换器的c节点与所述高频变压器原边的同名端连接，所述单相矩阵变换器的d节点与所述高频变压器原边的异名端连接；

所述后级电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、L型滤波器和负载，第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管组成桥形电路，第一二极管和第二二极管组成一对桥臂，第三二极管和第四二极管组成一对桥臂，第一二极管和第三二极管组成共阴极，第二二极管和第四二极管组成共阳极；所述高频变压器副边的同名端和异名端分别与桥形电路的e节点和f节点连接；所述L型滤波器和负载相串联连接于桥形电路的共阴极和共阳极之间；