矩陣式變換器雙向開關(guān)四步換流技術(shù)研究

(a) i_L>0 (b) i_L0

圖4 安全的四步換流次序圖

4 四步換流的死區(qū)補償

采用滯環(huán)比較器和過零比較器得到電流方向，并預(yù)測電流是否在死區(qū)時間內(nèi)可能過零，如果不會，則第一步可以在DSP發(fā)出PWM信號之前完成，如圖5所示，則四步換流的死區(qū)共為t_d=t_c1＋t_c2＋t_c3，死區(qū)補償后的死區(qū)時間共為t_d=t_c2＋t_c3。

圖5 死區(qū)補償后的四步換流

5 GAL的四步換流方案

GAL22V10是Lattice公司生產(chǎn)的復(fù)雜可編程邏輯器件，其引腳間最大的傳輸時間為4ns，相應(yīng)的計數(shù)器頻率可達250MHz，具有電可擦除的CMOS結(jié)構(gòu)和浮動門技術(shù)，可100次重復(fù)擦寫，數(shù)據(jù)儲存可達20年之久。

圖6所示為矩陣式變換器的某一輸出相的三個雙向開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。1表示為開關(guān)導(dǎo)通，0表示開關(guān)關(guān)斷，前兩位、中間兩位和后兩位分別表示與三個輸入相連的雙向開關(guān)。圖中，橢圓形框表示穩(wěn)態(tài)，矩形框表示暫態(tài)?？梢?，要正確實現(xiàn)四步換流需要知道當(dāng)前狀態(tài)、下一時刻狀態(tài)、負載電流方向及定時器換流時間，判斷得出正確的換流信號和順序并輸出到每個IGBT器件的柵極，完成換流所需的時序邏輯。

圖6 矩陣式變換器的某一輸出相的開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

6 實驗仿真

圖7是實驗中一對雙向開關(guān)換流過程的實際波形，圖8是實驗中兩相正向開關(guān)換流過程的實際波形，可見通過DSP已成功地實現(xiàn)了開關(guān)之間的安全換流。通過仿真軟件Matlab/Simulink也可以對矩陣式變換器（MC）雙向開關(guān)的四步換流過程進行驗證，采用理想開關(guān)對矩陣式變換器一相電路換流過程進行仿真，其輸出電壓仿真波形如圖9所示。

圖7 一對雙向開關(guān)換流過程實驗波形