[发明专利]一种基于增加续流开关的改进升压型矩阵变换器

说明书

本发明提供了一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器拓扑结构及控制策略与换流策略；包含了主回路、控制回路和检测回路，本发明较目前已有的三相矩阵变换器，其具有以下三点优势：第一，将电压传输比由传统三相矩阵变换器的0.866提升到了1以上；第二，改进后的拓扑结构更加简化，且在该拓扑结构下实现了升压与变频能在一个周期内完成；第三，将一个周期内变频升压电路中双向功率开关的关断次数降至一次，从而降低故障风险使切换更加安全可靠。

技术领域

本发明是一种基于增加续流开关的改进升压型矩阵变换器及其拓扑结构并包含控制策略和换流策略。

背景技术

矩阵变换器是一种新型的交-交电源变换器，相较于传统的电源变换器，其不需要中间直流储能环节，能够四象限运行，具有可自由调节的功率因数等诸多优点使其成为了当前电力电子领域的研究热点。但是由于矩阵变换器的电压传输比最高只能达到0.866并且换流复杂，严重影响了其在工程上的应用。因此如何提高矩阵变换器的电压传输比就具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的通过一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器能有效解决传输比最高只能达到0.866和换流复杂的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是将三相电源输入、主回路(功率开关驱动电路、输出滤波及负载电路和基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器电路)、检测回路(电压电流检测电路和电流方向检测电路)、控制回路(CPLD换流模块和DSP实时占空比计算模块)按照说明书附图1所示进行连接。

附图说明

图1为一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器及其拓扑结构的一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器结构示意图。

图2为一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器及其拓扑结构的一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器的拓扑结构示意图。

图3为一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器及其拓扑结构的一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器的拓扑结构中S_mn和S_f的开关控制脉冲波形。

图4为一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器及其拓扑结构的输入电压为100V，50hz，q＝0.4，输出频率为60hz，不同ds时的输出波形对比图；

图5为一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器及其拓扑结构的输入电压为100V，50hz，q＝0.4，ds＝0.79，不同输出频率时的输出波形对比图。

图6为一种基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器及其拓扑结构的输入电压为100V，50hz，ds＝0.79，输出频率为40hz，不同q时的输出波形对比图。

具体实施方式

基于增加“续流开关”的改进升压型矩阵变换器的工作原理如下所示：

步骤一：在t₁时间内，双向开关S_mn控制策略进行导通，S₂断开，电源电压经过S_mn变频后对电感L₁进行充电。

步骤二：在步骤一的同时变频后的电源电压与电容C₁串联向负载供电并给电容C₂充电。

步骤三：在时间t₂内，将S_mn全部断开，S₂导通续流，电感L₁释放能量给电容C₁充电，同时电容C₂释放能量给负载供电。

本发明的矩阵变换器的控制策略为坐标变换法，从而对S_mn进行控制，具体方法如下所示：