[发明专利]一种三相软开关变流器非单位功率因数输出空间矢量调制方法

权利要求书

1.一种三相软开关变流器非单位功率因数输出空间矢量调制方法，

所述的三相软开关变流器包括：六个反并联有二极管的全控主开关S_a1,S_a2,S_b1,S_b2,S_c1,S_c2组成三相桥臂；分别接在各相桥臂输出中点A,B,C与电网u_a,u_b,u_c之间的输出滤波电感L_a,L_b,L_c；三相桥臂的六个全控主开关分别并联电容C_ra1,C_ra2,C_rb1,C_rb2,C_rc1,C_rc2；在三相桥臂的正输入端和直流母线正极P之间接入谐振电感L_r，谐振电感L_r的正极连接直流母线正极P，谐振电感L_r的负极连接三相桥臂的正输入端，在谐振电感L_r两端跨接由反并联有二极管的辅助开关S_aux与箝位电容C_c相串联的电路，其中箝位电容C_c的负极连接谐振电感L_r正极，辅助开关S_aux中反并联二极管阳极连接谐振电感L_r负极，在辅助开关S_aux两端并联电容C_raux；

其特征在于，在三相软开关变流器非单位功率因数输出时，使用特定的矢量排布顺序，使桥臂中存在的由二极管向主开关管换流的开关动作时刻同步对齐，同时保证每个开关周期中三相桥臂中的某一相保持不动作，辅助开关管在一个开关周期内只需动作一次便能实现所有开关管的零电压开通；

所述的特定的矢量排布顺序采用如下方法获得：

假定忽略滤波电感L_a,L_b,L_c对输出电压相位的影响，则三相电网电压u_a，u_b，u_c可视为三相软开关变流器的控制参考电压；在任意时刻，已知u_a，u_b，u_c，则经abc/αβ坐标变换可以得到在矢量空间中的参考矢量V_ref及其所在的扇区的情况；任意时刻，参考矢量只可能处在六个基本扇区中的一个；

确定参考矢量所在的扇区后，可以从八个基本矢量V0(000),V1(100),V2(110),V3(010),V4(011),V5(001),V6(101),V7(111)中选取适当的矢量来合成参考矢量：规定矢量空间中相位滞后于参考矢量的第一个基本矢量为VB1，矢量空间中相位滞后于参考矢量的第二个基本矢量为VB2，矢量空间中相位超前于参考矢量的第一个基本矢量为VA1，矢量空间中相位超前于参考矢量的第二个基本矢量为VA2；如果一个开关周期内只使用三个基本矢量，那么在任意六个扇区内有且仅有如下三种组合来合成参考矢量：

组合1：第一个矢量为VA1，第二个矢量为VB1，第三个矢量为零矢量，即V0(000)或V7(111)；

组合2：第一个矢量为VA1，第二个矢量为VB1，第三个矢量为VA2；

组合3：第一个矢量为VA1，第二个矢量为VB1，第三个矢量为VB2；

同时，根据参考矢量所处的具体位置，组合2和组合3内的VB1可能会被零矢量替换，即组合2可能演变为：VA1+零矢量+VA2，组合3可能演变为：VA1+零矢量+VB2；

每种组合内，因为矢量的个数是3个，那么任意组合内可能的矢量排布顺序为3×2×1＝6种；考虑共有3种组合，那么用三个矢量来合成参考矢量共有3×6＝18种矢量作用序列；

为了将软开关变流器内所有二极管向对侧主开关管换流时刻同步，需要考虑输出电流极性，当输出电流极性为正时，矢量表达中从0变换到1的时刻是二极管向对侧主开关管换流的时刻；当输出电流为负时，矢量表达中从1变换到0的时刻是二极管向对侧主开关管换流的时刻；

同时，为保持三相桥臂中的其中一相桥臂在一个开关周期内不动作，即对于这一相桥臂，在一个开关周期内，其始终为(111)状态或者(000)状态；

三相软开关变流器非单位功率因数输出时，在一个矢量空间扇区内，存在不同的电流极性组合，在任意时刻，已知参考矢量V_ref及其所在扇区，考虑电流极性并将二极管向对侧主开关管换流时刻对齐，同时保证三相桥臂中某一相桥臂不动作，即可从18种可能的组合中选取满足上述条件的矢量排布序列。