1.一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法,电流型三相半桥直接型矩阵变换器的电路拓扑包括输入电源、输入滤波器、三组三相半桥臂结构和三相负载,所述输入电源采用三相电源,三相负载为对称阻感性负载且采用星型连接形式,输入滤波器为三相LC型结构,每组三相半桥臂结构由3对双向开关管构成,其特征在于:所述混合控制方法包括三相SPWM型解结耦方案及三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合调制策略;三相SPWM型解结耦方案是采用三相SPWM生成解结耦信号,使其对三相半桥臂结构进行电流型高频解耦控制,从而在任意时刻电流型三相半桥直接型矩阵变换器解耦为两组传统的电流型变换器;采用12扇区划分的电流型单极性SVM控制解耦等效的电流型变换器;在阻感性负载下,三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合调制策略有效地解决了电路的换流问题,电流型三相半桥直接型矩阵变换器能够变频输出交流电压和正弦电流;
三相SPWM型解结耦方案具体是采用三相正弦波作为调制波,锯齿波作为载波,三相正弦波和锯齿载波比较生成三对互补的结耦信号,当正弦波大于载波时,结耦信号VpK=“1”,VnK=“0”;当正弦波小于载波时,结耦信号VpK=“0”,VnK=“1”,其中,VpK中K=A,B,C;VnK中K=A,B,C;即三相SPWM型解结耦方案;
首先三相正弦波的频率、初相位是任意的;其次,每对结耦信号VpK和VnK是高频互补的;
最后,在三相正弦波周期中VpK和VnK按照正弦规律变化,同时在每个锯齿载波高频周期中VpK和VnK各自的作用时间并不相同;
所述三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合调制策略,通过电流型空间矢量调制获得
6路基础调制信号Spa、Sna、Spb、Snb、Spc、Snc,通过三相SPWM型解结耦方案获得6路结耦调制信号,6路基础调制信号和6路结耦调制信号进行电流型结耦逻辑处理,进而得到电流型三相半桥直接型矩阵变换器的所有开关管驱动信号;
所述通过电流型空间矢量调制获得6路基础调制信号Spa、Sna、Spb、Snb、Spc、Snc的步骤包括:
步骤1,根据参考输入三相电流的自然换相点和过零点将输入三相电流划分为12个C型电流区域;
步骤2,在两相静止坐标系中,9个空间基本电流矢量和坐标轴将电流空间划分为12扇区;每个扇区中的电流矢量由该区域的两个基本有效矢量和零矢量合成;
步骤3,电流型空间矢量调制通过扇区判断、矢量选择、矢量作用时间计算、矢量合成顺序选择得到6路基础调制信号。
2.根据权利要求1所述的一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法,其特征在于:
所述输入电源为三相电网电压ea、eb、ec,三相电网电压ea、eb、ec采用星型连接形式;三相LC型滤波器由第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波电感L3、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3构成;第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、第三滤波电感L3的一端分别与三相电网电压ea、eb、ec连接,另一端分别和星型连接的三相电容C1、C2、C3以及三组三相半桥臂结构连接;
所述三组三相半桥臂结构包括A组三相半桥臂结构、B组三相半桥臂结构和C组三相半桥臂结构;A组三相半桥臂结构由背靠背连接的单向开关管SpahA和SnalA、背靠背连接的单向开关管SpbhA和SnblA、背靠背连接的单向开关管SpchA和SnclA构成;B组三相半桥臂结构由背靠背连接的单向开关管SpahB和SnalB、背靠背连接的单向开关管SpbhB和SnblB、背靠背连接的单向开关管SpchB和SnclB构成;C组三相半桥臂结构由背靠背连接的单向开关管SpahC和SnalC、背靠背连接的单向开关管SpbhC和SnblC、背靠背连接的单向开关管SpchC和SnclC构成;
单向开关管SpahA、SpahB、SpahC的漏极相连接,单向开关管SpbhA、SpbhB、SpbhC的漏极相连接,单向开关管SpchA、SpchB、SpchC的漏极相连接,形成三个连接点;此三个连接点分别与输入LC型滤波器的输出端相连接;
单向开关管SnalA、SnblA、SnclA的漏极相连接,单向开关管SnalB、SnblB、SnclB的漏极相连接,单向开关管SnalC、SnblC、SnclC的漏极相连接,形成三个连接点;此三个连接点分别和三相对称阻感负载中的电感L4、L5、L6的一端相连接;
三相对称阻感负载中的电感L4、L5、L6的另一端与三相对称阻感负载中的电阻R1、R2、R3的一端相连接,电阻R1、R2、R3的另一端连接在一起形成星型连接形式。
3.根据权利要求1所述一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法,其特征在于:SPWM型解结耦方案生成3对结耦信号,结耦信号VpA和VnA将A组三相半桥臂结构解耦为两组方向相反的三相单向半桥臂;结耦信号VpB和VnB将B组三相半桥臂结构解耦为两组方向相反的三相单向半桥臂;结耦信号VpC和VnC将C组三相半桥臂结构解耦为两组方向相反的三相单向半桥臂;当结耦信号VpK=“1”,VnK=“0”,两组方向相反的三相单向半桥臂中的正向半桥臂工作,当结耦信号VpK=“0”,VnK=“1”,其中,VpK中K=A,B,C;VnK中K=A,B,C;两组方向相反的三相单向半桥臂中的负向半桥臂工作。
4.根据权利要求3所述的一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法,其特征在于:在结耦信号VpK和VnK控制下,在任意时刻A组三相半桥臂结构、B组三相半桥臂结构、C组三相半桥臂结构的工作桥臂解耦为两组共用桥臂的电流型变换器工作。
5.根据权利要求1所述的一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法,其特征在于:电流型结耦逻辑处理是指通过先“与”再“或”的逻辑运算实现电流结耦逻辑处理,具体包括以下步骤:步骤1,结耦信号VpK分别和基本调制信号Spj进行“与”逻辑处理得到开关管SpjhK的初始驱动信号;结耦信号VnK分别和基本调制信号Snj进行“与”逻辑处理得到开关管SnjlK的初始驱动信号;其中,Spj中j=a,b,c;Snj中j=a,b,c;
步骤2,开关管SpjhK的初始驱动信号和开关管SnjlK的初始驱动信号进行“或”逻辑运算得到开关管SpjhK和开关管SnjlK最终的驱动信号,其中SnjlK中K=A,B,C;j=a,b,c。
6.根据权利要求5所述的一种三相SPWM型解结耦空间矢量电流型混合控制方法,其特征在于:开关管SpjhK最终的驱动信号和开关管SnjlK最终的驱动信号是相同的。