[发明专利]基于载波PWM的双输出双级矩阵变换器调制方法

权利要求书

1.一种基于载波PWM的双输出双级矩阵变换器调制方法，包括整流级和逆变级，所述整流级是由六个双向功率开关组成的三相整流电路，所述逆变级是由九个功率开关组成的两组三相逆变电路，可称为逆变级1以及逆变级2，其特征在于：

(1)对于所述的整流级，将输入相电压划分成六个扇区，在每个扇区内选择两个最大且极性为正的线电压来合成输出的直流电压，使输出中不含零电压，计算相应的占空比；

(2)对于所述的逆变级，逆变级1是由上面三个功率开关和中间三个功率开关组成；逆变级2是由下面三个功率开关和中间三个功率开关组成，两组逆变级共用中间三个功率开关；分别对两组逆变级使用空间矢量调制，计算出相应的占空比；

(3)为了获得三相对称的输入电流和输出电压，应该对整流级和逆变级的功率开关状态进行有效优化组合，将零矢量均匀分布在双输出双级矩阵变换器直流侧两级线电压变换的首末，同时强制性规定逆变级1只有两个零矢量，分别是Z_M(000)和Z_U(111)；逆变级2的零矢量也只有Z_M(000)和Z_L(-1-1-1)两个；然后在两级线电压交换作用时，交换一下逆变级1、2有效矢量作用顺序；然后依据整流级和逆变级的调制过程，画出优化后的开关调制顺序图，实现载波PWM调制；同时也可以实现双输出双级矩阵变换器安全换流，减少开关动作次数，降低开关损耗；

(4)分别计算出整流级六个双向功率开关的调制信号和逆变级九个功率开关的调制信号，并与设定的同一个三角载波信号比较，得到整流级双向功率开关的驱动信号，进而得到直流侧电压；然后再利用逆变级九个功率开关的调制信号与设定好的三角载波信号相比较，得到逆变级功率开关的驱动信号；在直流侧电压的基础上进行三相逆变，得到期望的两组三相交流输出电压；

①所述三角载波信号幅值从-U_i到U_i变化，其载波周期与调制周期相同；

②所述整流级六个双向功率开关的调制信号分别为：

当u_w0时，

u_wp＝U_i；u_xp＝-U_i；u_yp＝-U_i

u_wn＝-U_i；

当u_w0时，

u_wp＝-U_i；

u_wn＝U_i；u_xn＝-U_i；u_yn＝-U_i

其中，w,x,y∈{a,b,c}，u_wp、u_xp、u_yp、u_wn、u_xn、u_yn为整流级六个双向功率开关的调制信号；w为三相输入中绝对值最大相，x和y为另外两相；当u_w0时，x、y两相下桥臂开关脉冲信号互补，u_w0时，x、y两相上桥臂开关脉冲信号互补；

③所述逆变级九个功率开关的调制信号为：

其中，u_XU1和u_XU2为逆变级X相的上桥臂开关调制波信号；u_XL1和u_XL2为逆变级X相的下桥臂开关调制波信号；u_X1为逆变级1输出X相的相电压；u_X2为逆变级2输出X相的相电压；X∈{A,B,C}，d_x和d_y为合成直流电压的两个输入线电压的占空比，计算公式为：

为整流级输出的直流电压平均值，计算公式为：

其中，U_i为输入相电压幅值，

u_offset1、u_offset2为偏置电压，计算公式为：

其中，u_max1＝max(u_A1,u_B1,u_C1)，u_min1＝min(u_A1,u_B1,u_C1)，u_max2＝max(u_A2,u_B2,u_C2)，u_min2＝min(u_A2,u_B2,u_C2)。