基于载波调制策略的双级四脚矩阵变换器研究

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1、中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会基于载波调制策略的双级四脚矩阵变换器研究孙尧粟梅夏立勋桂卫华中南大学信息科学与工程学院，长沙410083摘要为了抑制不平衡负载中的零、负序扰动，本文提出一种基于载波调制的双级四脚矩阵变换器解决方案。相对于3´4矩阵变换器的基于三维空间矢量调制方法，该方案无需繁杂的坐标变换、基于投影矩阵的占空比计算、棱柱体和四面体的辨识等，计算量大幅度减少，便于实现。双级四脚矩阵变换器是一种新型拓扑结构的电力变换装置，针对该拓扑提出的载波调制方法，不但具备处理不平衡负载的能力，而且能保证输入电流基本正弦，同时还能充分利用输入

2、电压。文章还详细分析了在该调制策略下不平衡负载对输入电流的影响。数值仿真验证了该方案的可行性和解析推导的正确性。关键词三维空间矢量调制，双级四脚矩阵变换器，载波调制，负载不平衡，数值仿真ResearchofTwo-StageFour-legMatrixConverterBasedonCarrierModulationStrategySUNYaoSUMeiXIALi-xunGUIWei-huaSchoolofInformationScience&EngineeringofCentralSouthUniversity,Changsha410083Abst

3、ractInordertorejectthezerosequenceandnegativesequencedisturbanceduetounbalancedload,asolutionusingtwo-stagefour-legmatrixconverterbasedoncarriermodulationstrategyisproposed.Comparedwiththeconventionalways,thissolutionneedn’tcomplexcoordinationtransformation,dutyratiocalculation

4、basedonprojectionmatrix,theidentificationofprismandtetrahedron.Asaresult,theburdenofcomputationisreduced.Inaddition,ithastheabilitytohandlewiththeunbalancedloadproblems;meanwhileitcanguaranteeapproximatesinusoidalinputcurrentandmakefulluseofinputvoltage(maximumvoltagetransferra

5、tio).Theeffectofinputcurrentcausedbynonlinearunbalancedloadisdeducedindetailundertheproposedmodulationstrategy.Atlast,thenumericalsimulationresultsverifyitsavailabilityandthecorrectnessofanalyticalanalysis.Keywords3-Dimensionspacevectormodulationstrategy,two-stagefour-legmatrix

6、converter,carriermodulation,unbalancedload,numericalsimulation引言[5]针对这一问题，文献提出了3´4矩阵变换器，矩阵变换器具备能量可以双向流通、正弦输入输该变换器具备抑制零序电压的能力，由于系统新增了出电流、可控的输入功率因数、结构紧凑和体积小等一条桥臂，满足基本约束的基本矢量从27种增加到了[1-3]优点，是当前研究热点之一。但所有这些优良特性81种，算法异常复杂。本文受到双级矩阵变换器具有[6]只有在三相对称电源和三相对称负载的前提之下才成物理上的逆变级的启发，在现有的双级矩阵变换器

7、立。当负载不平衡时，传统3´3结构矩阵变换器难以逆变级上增添一个桥臂，并将新增桥臂中点N与负载[4]正常工作，文献在正、负序旋转坐标下应用PI控制中性点连在一起生成新的拓扑——逆变级具有四脚的器初步解决了负载存在负序扰动的矩阵变换器控制问双级矩阵变换器。该新型拓扑相比3´4矩阵变换器拓题，然而在实际应用中，负载仅仅存在负序扰动电流扑开关数目大为减少，成本上占有较大优势。本文提的假设过于严格，当系统负载同时存在零、负序扰动出的基于载波的双级四脚矩阵变换器调制策略克服了[7]时，由于传统3´3结构矩阵变换器(在不改变拓扑结逆变级三维空间矢量合成过程中的坐

8、标变换，棱柱构的前提下)无法提供物理上的零序通道，无法提供三体、四面体的辨识和基于投影矩阵的占空比计算，计相