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HFLMI)是一類可實(shí)現(xiàn)直流側(cè)與交流側(cè)電氣隔離的高功率密度變換器，針對(duì)矩陣式逆變器的雙向開關(guān)特征，運(yùn)用解結(jié)耦分析思想，研究了一種新的適用于三相HFLMI的解結(jié)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(xì)分析了在前級(jí)逆變器高頻開關(guān)工作周期內(nèi)高頻鏈逆變電路的工作模態(tài)，給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。相關(guān)工作驗(yàn)證了解結(jié)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(diào)制

1 引言
高頻鏈逆變器可以實(shí)現(xiàn)電氣隔離，進(jìn)行電壓型逆變的單級(jí)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(jié)構(gòu)，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(duì)三相HFLMI，研究了一種新的解結(jié)耦SPWM控制方法，最后通過實(shí)驗(yàn)證明了該方法的可行性。

2 解結(jié)耦SPWM策略與控制邏輯
2．1 三相HFLMI拓?fù)?br /> 圖1示出三相輸出型高頻鏈單相／三相矩陣式逆變器拓?fù)?。以該拓?fù)渲虚g的高頻變壓器初次級(jí)界定高頻鏈矩陣式逆變電路前后級(jí)，初級(jí)為前級(jí)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(jí)為后級(jí)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(jié)耦思路及實(shí)現(xiàn)邏輯
解結(jié)耦是解耦和結(jié)耦兩者的組合簡(jiǎn)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(gè)極性相反周期互補(bǔ)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(jié)耦”是將適合于傳統(tǒng)逆變器的調(diào)制信號(hào)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(fù)組逆變器的IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)；usH，usL為邏輯電路的輸入，up05，un05為與usH，usL同步的方波信號(hào)。圖2b為矩陣變換器a相橋臂觸發(fā)信號(hào)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(jí)逆變的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此信號(hào)的生成過程簡(jiǎn)單、無需輸出電流極性的檢測(cè)與判斷，且可實(shí)現(xiàn)逆變器軟開關(guān)運(yùn)行。