申请/专利权人：东北电力大学

申请日：2020-06-24

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN111740614B

主分类号：H02M5/458

分类号：H02M5/458

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2020.10.30#实质审查的生效;2020.10.02#公开

摘要：一种基于状态空间平均模型的Y源双级矩阵变换器分析方法，其特点是，对于整流级，计算在每个开关周期内的平均电压，得到整流级的输出平均电压的稳态分量和波动分量；对于Y源网络，分别在稳态时和在稳态工作点受到小扰动时对电容电压进行分析，通过电容电压得到逆变级的输入电压与整流级的输出平均电压的关系；对于逆变级，在空间电压矢量调制的基础上，计算各电压矢量的占空比，并根据逆变级的输入电压实时修正调制系数；引入直通矢量提高矩阵变换器的电压传输比，根据修正的逆变级调制系数的变化范围，计算最大电压传输比；将整流级与逆变级的占空比有效组合，绘制各电压矢量作用的顺序图，得到各功率开关的驱动信号。

主权项：1.一种基于状态空间平均模型的Y源双级矩阵变换器分析方法，包括整流级、逆变级和Y源网络；整流级是由六组双向功率开关组成的三相桥式整流电路，逆变级是由六组功率开关组成的三相逆变电路，Y源网络是由一个功率二极管、一个电容和一个三绕组变压器组成；对于整流级，将输入相电压划分成六个扇区，在每个扇区内选择两个最大且极性为正的线电压来合成输出电压，作为Y源网络的输入电压；其特征是，包括以下内容：1整流级输出电压udc不是恒定的直流电压，计算udc在每个开关周期内的平均电压并分析的稳态分量Udc和波动分量表达式为： 其中，Uim为输入相电压幅值，ωi为输入相电压角频率； 其中，Hn为中的各次谐波幅值，2对于Y源网络，存在两种工作模式，直通状态和非直通状态；依据两种状态作出等效电路，以励磁电感电流iM、电容电压uCap为状态变量，整流级的输出平均电压Y源网络输出电流io为输入变量，列写系统状态空间平均方程为： 其中， 其中，N1、N2、N3分别为变压器各个绕组的匝数，RM和LM为变压器的等效励磁电阻和励磁电感，C为电容值，dst为逆变级的直通矢量占空比；3根据系统状态空间平均方程，得出整流级的输出平均电压稳态分量Udc与电容电压uCap稳态分量UCap的关系式为： 其中，K为绕组因数，4根据系统状态空间平均方程，分析整流级的输出平均电压的波动分量和Y源网络输出电流io的波动分量对电容电压uCap的影响；在稳态工作点受到小扰动后，得到电容电压uCap波动分量的频域表达式为： 其中，是整流级的输出平均电压的波动分量引起的电容电压的扰动量，G1s是不考虑的影响时，对的传递函数；是Y源网络输出电流io的波动分量引起的电容电压的扰动量，G2s是不考虑的影响时，对的传递函数； 与稳态分量UCap相比可忽略不计；与负载变化的大小有关，当负载恒定时，很小，忽略不计，当负载发生变化，由于网络中存在阻尼作用，最终随时间衰减为零，因此不必考虑的影响，进一步得到电容电压uCap的表达式为: 5通过电容电压uCap得到逆变级的输入电压u′dc与整流级的输出平均电压的关系式： 6对于逆变级，在空间电压矢量调制的基础上，计算各电压矢量的占空比，并根据逆变级的输入电压u′dc实时修正逆变级调制系数m： d2＝msinα0 其中，d1、d2分别为有效矢量U1、U2的占空比；d0、d7分别为零矢量U0、U7的占空比；α0为参考电压矢量Uref与有效矢量U1的夹角；逆变级调制系数Uom为参考输出相电压幅值；7直通矢量的引入提高了Y源矩阵变换器的电压传输比，而直通占空比dst限制了逆变级调制系数m的变化范围，能够计算出最大电压传输比Tmax： 其中，为整流级的输出平均电压的最大值，8为获得三相对称的输入电流和输出电压，对整流级与逆变级的开关状态有效组合，绘制各电压矢量作用的顺序图，便于生成各功率开关的驱动信号；使输入电流正弦且与输入电压近似同相位，输出电流为三相对称的正弦波形，保证了良好的输入输出波形质量。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 东北电力大学 基于状态空间平均模型的Y源双级矩阵变换器分析方法

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