[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

说明书

本发明公开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。在每个空间矢量扇区内，通过本发明的矢量调制方法，能确保在任意一个开关周期内，变流器所有二极管向对侧主开关管换流时刻同步，这样辅助开关管在一个开关周期内只需动作一次便能够实现所有开关管的零电压开通。本发明解决了非单位功率因数输出下三相软开关变流器的调制问题，开关动作次数少，所有开关管均实现了零电压开通，电路转换效率高，有利于拓展三相软开关变流器的应用范围。

技术领域

本发明涉及电力电子变流器控制领域，尤其涉及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。

背景技术

传统的三相软开关变流器空间矢量调制方法，在一个特定的空间矢量扇区内，通过矢量排布，保持三相中电流最大相在一个开关周期内不动作，同时能够将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，辅助开关管在一个开关周期内只需要动作一次便能够实现全部开关管的零电压开通。传统的调制方法只适用于变流器输出功率因数角为-30°～+30°，当变流器的输出功率因数角超过上述范围时，会导致变流器的软开关特性失效，失去了所有开关零电压开通的特性。

发明内容

本发明的目的是提供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，使得变流器在任意功率因数角时仍能实现全部开关管的零电压开通。

本发明提供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，其特征在于：在变流器非单位功率因数输出时，对于三相软开关变流器拓扑进行空间矢量调制，电路中的所有主开关管和辅助开关管具有相同的开关频率。使用本发明的特定的矢量排布顺序，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。在上述由二极管向主开关管换流的开关动作时刻前关断辅助开关管，使得正、负公共母线之间的电压谐振为零，为主开关管创造零电压开通的条件；在所有二极管向主管换流过程结束之后，电路中谐振电容上的电压将谐振为零，辅助开关管进行零电压开通。

上述方案中，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；