一種新型矩陣式高頻鏈逆變器控制方法

摘要：基于拓?fù)浣怦钏枷胩岢隽艘环N針對矩陣式高頻鏈逆變器的新型控制策略。根據(jù)高頻逆變橋生成的高頻環(huán)的極性，將矩陣變換器的拓?fù)浣怦畛蓛蓚€(gè)常規(guī)的三相電壓源型逆變器，從而就可將常規(guī)電壓源逆變器的控制方法引入到對矩陣變換器控制當(dāng)中，簡化了對矩陣變換器的分析。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明該控制方法具有較好的控制效果。
關(guān)鍵詞：高頻鏈；矩陣變換器；雙向橋臂；解結(jié)耦；準(zhǔn)載頻

0 引言
DC／AC逆變技術(shù)在新能源開發(fā)、交流電機(jī)的傳動(dòng)、不間斷電源(UPS)、有源濾波器等許多場合得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的逆變器雖然技術(shù)成熟可靠，但存在體積大、笨重、音頻噪音大、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能差等缺點(diǎn)。變壓器作為逆變器中的核心元件，在實(shí)現(xiàn)電源側(cè)和負(fù)載側(cè)電氣隔離的同時(shí)，也起到傳輸功率的作用。然而由于傳輸功率的是基波，使得逆變器中采用的傳統(tǒng)工頻變壓器體積、重量在裝置所占分量較大，成為提高裝置功率密度的主要障礙。高頻鏈逆變技術(shù)利用高頻變壓器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工頻變壓器，克服了以上缺點(diǎn)，減小了變壓器的體積和重量。
本文將矩陣變換器中的直流變換到三相交流的拓?fù)浜透哳l鏈技術(shù)相結(jié)合，提出了一種新型控制策略。該控制策略利用工作于PWM調(diào)制模式的高頻逆變橋生成的高頻環(huán)電壓方波經(jīng)高頻變壓器升壓后作為后級(jí)矩陣變換器的輸入。對于后級(jí)矩陣變換器，利用“拓?fù)浣怦?rdquo;思想將其解耦成兩個(gè)常規(guī)的電壓源逆變器，從而可將常規(guī)電壓源逆變器的控制方法引入其中，分別對單個(gè)電壓源逆變器進(jìn)行控制，最后通過后級(jí)矩陣變換器功率器件適當(dāng)?shù)拈_關(guān)組合，將高頻環(huán)方波整形成單極性的高頻脈沖，經(jīng)過濾波器后輸出與調(diào)制波同頻率的低頻正弦波。將PWM控制策略和高頻變壓器構(gòu)成高頻鏈并與矩陣變換器拓?fù)湎嘟Y(jié)合也是本文的創(chuàng)新點(diǎn)所在。對所提控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該控制策略的可行性。

1 電路拓?fù)浼翱刂撇呗?br /> 直流變換到三相交流矩陣式高頻鏈逆變器的主電路拓?fù)淙鐖D1所示。主電路的前級(jí)由單相全橋電路和高頻變壓器組成高頻逆變橋，后級(jí)由矩陣變換器和輸出濾波電路組成。高頻逆變橋生成的高頻環(huán)方波由矩陣變換器對其進(jìn)行解調(diào)，由濾波電路濾除高次諧波，從而在輸出濾波電路兩端解調(diào)到與調(diào)制波同頻的交流脈沖電壓，控制結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。