一種新型矩陣式高頻鏈逆變器控制方法

摘要：基于拓撲解耦思想提出了一種針對矩陣式高頻鏈逆變器的新型控制策略。根據高頻逆變橋生成的高頻環(huán)的極性，將矩陣變換器的拓撲解耦成兩個(gè)常規的三相電壓源型逆變器，從而就可將常規電壓源逆變器的控制方法引入到對矩陣變換器控制當中，簡(jiǎn)化了對矩陣變換器的分析。進(jìn)行了實(shí)驗研究，結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；解結耦；準載頻

0 引言
DC／AC逆變技術(shù)在新能源開(kāi)發(fā)、交流電機的傳動(dòng)、不間斷電源(UPS)、有源濾波器等許多場(chǎng)合得到了廣泛的應用。傳統的逆變器雖然技術(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)現電源側和負載側電氣隔離的同時(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傳統的工頻變壓器，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撲和高頻鏈技術(shù)相結合，提出了一種新型控制策略。該控制策略利用工作于PWM調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矩陣變換器的輸入。對于后級矩陣變換器，利用“拓撲解耦”思想將其解耦成兩個(gè)常規的電壓源逆變器，從而可將常規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(guò)后級矩陣變換器功率器件適當的開(kāi)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(guò)濾波器后輸出與調制波同頻率的低頻正弦波。將PWM控制策略和高頻變壓器構成高頻鏈并與矩陣變換器拓撲相結合也是本文的創(chuàng )新點(diǎn)所在。對所提控制策略進(jìn)行了實(shí)驗研究，實(shí)驗結果驗證了該控制策略的可行性。

1 電路拓撲及控制策略
直流變換到三相交流矩陣式高頻鏈逆變器的主電路拓撲如圖1所示。主電路的前級由單相全橋電路和高頻變壓器組成高頻逆變橋，后級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，由濾波電路濾除高次諧波，從而在輸出濾波電路兩端解調到與調制波同頻的交流脈沖電壓，控制結構框圖如圖2所示。