一種用于三相高頻鏈矩陣式逆變器的SPWM方法

摘要：高頻鏈矩陣式逆變器(High Frequency Link Matrix Inverter，簡稱HFLMI)是一類可實現(xiàn)直流側與交流側電氣隔離的高功率密度變換器，針對矩陣式逆變器的雙向開關特征，運用解結耦分析思想，研究了一種新的適用于三相HFLMI的解結耦正弦脈寬調(diào)制(SPWM)策略。闡述了所提方案的基本控制思路，詳細分析了在前級逆變器高頻開關工作周期內(nèi)高頻鏈逆變電路的工作模態(tài)，給出實驗結果。相關工作驗證了解結耦SPWM的可行性與有效性。
關鍵詞：逆變器；高頻鏈；矩陣；正弦脈寬調(diào)制

1 引言
高頻鏈逆變器可以實現(xiàn)電氣隔離，進行電壓型逆變的單級降壓及升壓變換，具有重量輕體積小的突出特點，受到廣泛重視。按電路結構，高頻鏈逆變器可分為兩種，即DC／DC變換型(DC-HFAC-DC-LFAC，其中，HF：high frequency；LF：lowfrequency)和矩陣變換型(DC—HFAC-LFAC)。
這里針對三相HFLMI，研究了一種新的解結耦SPWM控制方法，最后通過實驗證明了該方法的可行性。

2 解結耦SPWM策略與控制邏輯
2．1 三相HFLMI拓撲
圖1示出三相輸出型高頻鏈單相／三相矩陣式逆變器拓撲。以該拓撲中間的高頻變壓器初次級界定高頻鏈矩陣式逆變電路前后級，初級為前級DC／HFAC高頻逆變電路，產(chǎn)生高頻帶有死區(qū)的交流方波；次級為后級HFAC／LFAC矩陣變換電路，將高頻交流方波變換為工頻正弦波輸出。

2．2 解結耦思路及實現(xiàn)邏輯
解結耦是解耦和結耦兩者的組合簡稱。“解耦”從兩方面入手，其一，將交流電源一分為二成直流電源，即視高頻交流為兩個極性相反周期互補的高頻直流脈波電源；其二，將矩陣變換器一分為二成常規(guī)逆變器。

“結耦”是將適合于傳統(tǒng)逆變器的調(diào)制信號按照一定邏輯重新處理和組合起來，具體如圖2a所示。圖中，ugVpaH，ugVpaL及ugVnaH，ugV naL為正負組逆變器的IGBT驅(qū)動信號；usH，usL為邏輯電路的輸入，up05，un05為與usH，usL同步的方波信號。圖2b為矩陣變換器a相橋臂觸發(fā)信號合成，圖中uc，um分別為載波和調(diào)制波；uH，uL分別為變壓器前級逆變的驅(qū)動信號。此信號的生成過程簡單、無需輸出電流極性的檢測與判斷，且可實現(xiàn)逆變器軟開關運行。