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(jiǎn)稱(chēng)HFLMI)是一類(lèi)可實(shí)現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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)工作周期內高頻鏈逆變電路的工作模態(tài)，給出實(shí)驗結果。相關(guān)工作驗證了解結耦SPWM的可行性與有效性。
關(guān)鍵詞：逆變器；高頻鏈；矩陣；正弦脈寬調制

1 引言
高頻鏈逆變器可以實(shí)現電氣隔離，進(jìn)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(diǎn)，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(guò)實(shí)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(shí)現邏輯
解結耦是解耦和結耦兩者的組合簡(jiǎn)稱(chēng)。“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(gè)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逆變器。

“結耦”是將適合于傳統逆變器的調制信號按照一定邏輯重新處理和組合起來(lái)，具體如圖2a所示。圖中，ugVpaH，ugVpaL及ugVnaH，ugV naL為正負組逆變器的IGBT驅動(dòng)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分別為載波和調制波；uH，uL分別為變壓器前級逆變的驅動(dòng)信號。此信號的生成過(guò)程簡(jiǎn)單、無(wú)需輸出電流極性的檢測與判斷，且可實(shí)現逆變器軟開(kāi)關(guān)運行。