[发明专利]阻抗源整流器最大降压和最小开关频率脉宽调制方法

权利要求书

1.一种阻抗源整流器最大降压和最小开关频率脉宽调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

在一个开关周期内，使输入相电压瞬时最大值的一相桥臂上管始终导通，输入相电压瞬时最小值的一相桥臂下管始终导通，则整流桥直流侧电压为交流侧输入线电压的瞬时最大值，剩余一相桥臂采用PWM控制，通过调节上下管直通时间控制电压增益，调节上、下管非直通时间控制输入电流跟随输入电压，进行单位功率因数整流；

在一个整流桥交流侧输入电压60°扇区内，通过调节一相桥臂的直通时间控制整流桥直流侧电压的平均值为整流桥交流侧输入电压的包络线，即线电压的瞬时最大值；一个开关周期T_s内，整流桥中两个桥臂的电力半导体器件开关状态固定不动作，另一桥臂的电力半导体器件采用脉宽调制兼顾整流桥直流侧输出电压和交流侧输入电流的调节；

阻抗源整流器开关管的调制波如下式所示：

其中：为传统三相桥式整流器相电压中间值一相的调制波，V_{max_Sp},V_{max_Sn},V_{mid_Sp},V_{mid_Sn},V_{min_Sp},V_{min_Sn}分别为阻抗源整流器相电压最大值、中间值和最小值桥臂中上管、下管调制波，d_ST为阻抗源整流器桥臂直通占空比；

调制波具体计算步骤如下：

1)在给定的负载输出功率下，为使阻抗源整流器工作于单位功率因数，网侧电压、电流同相位，根据下式计算交流侧相电流的幅值：

其中，表示电网交流输入相电压峰值，表示交流输入相电流峰值，P_o表示直流侧输出功率，R_s表示网侧电感等效串联电阻；

2)由基尔霍夫电压定律，整流桥输入电压v_s和电网电压u_ac满足下式：

其中，表示整流桥输入电压峰值，α表示v_s相对于u_ac的滞后角，ω＝2πf_line其中f_line表示电网电压基波频率，L_s表示电网侧滤波电感值；

3)由上式计算整流桥交流侧输入电压幅值根据下式计算阻抗源整流器的电压增益：

其中，V_dc是阻抗源整流器输出侧直流电压；

4)调制波表达式中等效调制度M由下式求得：

5)根据空间电压矢量定义，将整流桥输入电压分为六个扇区，根据下式计算每一个扇区中，任一周期内，单相桥臂的直通占空比d_ST：

其中：θ＝(ωt-α)％(π/3)；

6)根据下式计算工作于PWM调制一相桥臂上、下开关管的导通占空比d_Sip(θ)和d_Sin(θ)：

其中：任一扇区内，v_smin(θ)是整流桥交流侧输入电压最小值；v_smax(θ)是整流桥交流侧输入电压最大值；i表示整流桥交流侧输入电压为中间值的一相a，b或c，v_si(θ)为工作于PWM调制一相桥臂的交流侧输入电压；

7)阻抗源整流器开关管的PWM控制信号，通过载波与调制波的比较获得，调制波如下式所示：