[发明专利]电流型精简矩阵变换器及其协调控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及电流型精简矩阵变换器及其协调控制方法。

背景技术

随着离子加速器在各领域的广泛应用，对其励磁电源性能也提出了更为苛刻的要求。磁铁负载对其励磁电源响应速度有严格要求，以保证磁场的快速变化，同时，要能够将加速器中多余能量快速释放。针对传统磁铁电源功率因数低，谐波污染大，能量不能双向流动等问题，亟需一种低成本高效率且能实现能量回馈电网的“绿色”磁铁电源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种性能优良、效率高的电流型精简矩阵变换器。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该电流型精简矩阵变换器的协调控制方法。

为解决上述问题，本发明所述的电流型精简矩阵变换器，其特征在于：该变换器包括三相输入电源、输入滤波器、矩阵斩波器、高频变压器、电流型斩波器、输出滤波器和负载；所述三相输入电源的输出端口R、输出端口S、输出端口T与所述输入滤波器的输入端口R0、输入端口S0、输入端口T0对应相连；所述输入滤波器的输出端口r1、输出端口s1、输出端口t1对应接至所述矩阵斩波器的输入侧端口r2、输入侧端口s2、输入侧端口t2；所述高频变压器的原边端口A、原边端口B对应连接所述矩阵斩波器的输出侧端口A0、输出侧端口B0，该高频变压器的副边端口a、副边端口b接至所述电流型斩波器的输入侧端口a0、输入侧端口b0；所述电流型斩波器的输出端口w、输出端口v分别与所述输出滤波器的输入端口w0、输入端口v0相连，该输出滤波器的输出端口w1、输出端口v0与所述负载的端口w2、端口v2连接。

所述矩阵斩波器中的开关S_app、S_ann、S_bpp、S_bnn、S_cpp、S_cnn均采用双向开关来替代。

所述电流型斩波器所用电压双向型开关包括串联在一起的一个全控管IGBT S₁和一个二极管D₁；所述全控管的集电极与所述二极管的阳极相连。

如上所述的电流型精简矩阵变换器的协调控制方法，其特征在于：所述矩阵斩波器采用双极性空间矢量调制方法后，依据所述矩阵斩波器的同步信号和输出电流的方向对所述电流型斩波器进行发波控制即可。

所述双极性空间矢量调制方法包括下述步骤：

⑴将策略扇区进行划分，划分原则为某一相相电压的绝对值达到最大，且与其余两相电压极性相反；

⑵进行双极性空间矢量合成：每个传统开关周期T_s分成两个相等半周期，在前T_s/2周期时，基本矢量由两个有效矢量和一个零矢量合成，在后T_s/2周期，基本矢量是由前T_s/2周期方向相反的有效矢量和同一零矢量合成，可使得在一个T_s周期中得到大小相同方向相反的两个矢量；

⑶依据电流矢量所处扇区，计算前T_s/2周期，有效矢量占空比分别为d_x1，d_y1，零矢量占空比d₀=1-d_x1-d_y1；后半周期矢量采用前T_s/2周期得到的占空比，即d_x2= d_x1，d_y2= d_y1。