[发明专利]一种双级式矩阵变换器的网侧单位功率因数控制方法

说明书

本发明公开了一种双级式矩阵变换器的网侧单位功率因数控制方法，其特征在于：重构网侧电流，基于最小均方根(least mean square，LMS)算法实现重构的网侧电流对网侧电压的幅值跟踪，进而实现电流的闭环控制，重构网侧电流与网侧电压偏差作为积分器的输入，积分器的输出则作为整流级输入电流空间矢量调制相位的修正值，从而补偿由系统参数对网侧功率因数的影响。本发明的有益效果：只需检测三相网侧电压和一相网侧电流，减少了硬件成本，不存在参数的离线计算，当系统参数发生变化时，LMS算法能实现幅值的自适应跟踪，积分器实现对相位补偿角的自适应调整，拥有较好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种双级式矩阵变换器，尤其涉及一种双级式矩阵变换器的网侧功率因数的控制方法，属于双级式矩阵变换器控制领域。

背景技术

矩阵变换器具有功率密度高、可四象限运行、输入电流正弦，输入功率因数可调等优点，近年来引起国内外众多学者的研究，主要集中在调制策略、稳定性分析、换流方法和提高电压传输比等方面。

双级式矩阵变换器(Two-Stage Matrix Converter，TSMC)是在传统矩阵变换器(Conventional Matrix Converter，CMC)的基础上衍生出来的。相对于CMC，其拓扑结构分为整流级和逆变级，因此它不仅继承了CMC所有的优点，而且克服了CMC钳位电路庞大、换流方式复杂等缺点，可实现零电流换流，这也使得TSMC具有更好的发展潜力和应用前景。

为了滤除输入电流中由开关频率引起的高频谐波，减小对网侧的高频谐波污染，须在网侧与变换器之间安装输入滤波器，常采用LC型滤波器，以滤除输入电流中的高频谐波。目前，目前，双空间矢量控制策略被广泛使用。其中整流级的电流空间矢量控制，仅依赖于输入电压相位信息来计算整流级开关的占空比，是一种近似开环的控制，并未考虑输入电流的相位受到滤波器参数和负载的影响，使得输入电流始终超前或滞后于电网电压，无法保证单位功率因数。但在目前的研究中，针对系统参数对网侧功率因数影响进行的研究却较少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种双级式矩阵变换器网侧单位功率因数的控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述双级式矩阵变换器由整流级和逆变级构成，在本发明中，基于双空间矢量调制策略对网侧单位功率因数运行进行控制，所述双空间矢量调制策略包括逆变级电压空间矢量调制和整流级电流空间矢量调制，其中逆变级电压空间矢量调制是指计算逆变级电压空间矢量调制所需要的电压调制比和相角；整流级电流空间矢量调制是指计算整流级电流空间矢量调制所需要的电流调制比和输入电流矢量相角；为实现网侧单位功率因数，本发明提出了一种新型带相位补偿的网侧电流闭环控制方案；通过重新构造网侧输入电流，使其与网侧电压形成闭环控制，闭环输出作为整流级调制输入电流矢量相位的修正值，本发明所述一种双级式矩阵变换器网侧单位功率因数的控制方法，具体实现步骤包括：

(1)采集三相电压和一相电流值，通过锁相环锁出网侧电压相位；

(2)重构网侧电流，基于LMS算法实现重构网侧电流i_a对网侧电压幅值U_sm的跟踪，其中i_a＝Ki_sm，K的实时计算即幅值跟踪；

(3)构建电流闭环控制，将一相网侧电压作为闭环控制的给定值，重构网侧电流作为反馈值，从而形成电流闭环控制；

Δe＝u_sa-i_a；

式中：Δe为网侧电压与重构网侧电流之间的偏差，u_sa为网侧电压瞬时值，i_a为网侧重构电流瞬时值；

(4)将网侧电压与重构网侧电流之间的偏差作为积分器的输入，积分器的输出作为相位补偿角；