基于拓?fù)浣怦畹母哳l鏈逆變器控制方法

1 電路拓?fù)浼翱刂撇呗?/STRONG>

直流變換到三相交流矩陣式高頻鏈逆變器的主電路拓?fù)淙鐖D1所示。主電路的前級(jí)由單相全橋電路和高頻變壓器組成高頻逆變橋，后級(jí)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(duì)其進(jìn)行解調(diào)，由濾波電路濾除高次諧波，從而在輸出濾波電路兩端解調(diào)到與調(diào)制波同頻的交流脈沖電壓，控制結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

對(duì)于主電路后級(jí)，屬于單相交流(輸入信號(hào)是高頻交流環(huán)方波)到三相交流的矩陣變換器結(jié)構(gòu)，仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將后級(jí)矩陣變換器進(jìn)行解耦，即將其分解成兩個(gè)常規(guī)三相電壓源逆變器，從而就可以將常規(guī)電壓源逆變器的控制方法引入其中，大大簡(jiǎn)化了對(duì)后級(jí)矩陣變換器的分析。由于前級(jí)高頻逆變橋輸出的是高頻交流環(huán)方波列，利用解耦控制思想，當(dāng)高頻逆變橋輸出正極性脈沖時(shí)，讓三個(gè)雙向橋臂上的正極性開關(guān)管導(dǎo)通，當(dāng)輸出為負(fù)極性脈沖時(shí)(所謂“正、負(fù)極性”是根據(jù)保證橋臂上二極管能導(dǎo)通的方向來(lái)確定)，讓雙向橋臂上的負(fù)極性開關(guān)管導(dǎo)通，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)后級(jí)矩陣變換器的解耦控制，如圖3所示，只不過(guò)此時(shí)對(duì)于兩個(gè)電壓源逆變器的輸入信號(hào)不再是恒定的直流電壓源，而是周期性離散的電壓脈沖列。以A相為例，矩陣變換器雙向橋臂上四路開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：利用正弦調(diào)制波和三角載波進(jìn)行比較后獲得兩路互補(bǔ)的SPWM信號(hào)，然后再將此兩路信號(hào)與相位互差180°、占空比為0．5的方波V2、V1進(jìn)行邏輯組合，方波V3、V4與前級(jí)高頻逆變橋開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖同步。

這樣就可以得到A相雙向橋臂上四路開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，波形示意如圖4所示。由以上分析知，矩陣變換器A相雙向橋臂四路開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯關(guān)系為：

以上利用V3，V4與SPWM1，SPWM2波形進(jìn)行信號(hào)邏輯處理的過(guò)程，體現(xiàn)了對(duì)SPWM信號(hào)的分解和矩陣變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分離，即體現(xiàn)了解耦的控制思想。圖4中給出了A相雙向橋臂上四個(gè)開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法，同理可得出B、C相開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在分析后級(jí)拓?fù)涞臅r(shí)候，利用解耦思想實(shí)現(xiàn)了后級(jí)拓?fù)涞姆纸?，但電路的工作過(guò)程是在同一個(gè)拓?fù)渖蠈?shí)現(xiàn)的，并且兩個(gè)過(guò)程是同步進(jìn)行的，因此，將解耦后的控制信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯組合后又應(yīng)用于后級(jí)同一拓?fù)渖?，?shí)現(xiàn)了對(duì)矩陣變換器的控制。

2 實(shí)驗(yàn)

對(duì)所提的控制方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。

圖5(a)是高頻逆變橋MOS管柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)ugs和漏源電壓uds波形。圖5(b)是由DSP產(chǎn)生的載波頻率為10 kHz、調(diào)制比為0．8的三相SPWM1、SPWM3和SPWM5信號(hào)及對(duì)SPWM5二分頻后的信號(hào)。圖5(c)是解耦環(huán)節(jié)邏輯信號(hào)經(jīng)功率型光耦TLP250芯片驅(qū)動(dòng)后的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)，依次是Guhh，Guhl，Gull和Gulh，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和圖4中的開關(guān)時(shí)序信號(hào)相同。圖5(d)是逆變器輸出的頻率是50 Hz的相電壓波形。

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