專利名稱：：一種用于矩陣變換器的控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于矩陣變換器控制技術(shù)，具體涉及一種用于矩陣變換器的控制方法及其裝置。該矩陣變換器具有按3X3開關(guān)矩陣形式排列的九個(gè)雙向功率開關(guān)，其雙向功率開關(guān)分別由兩個(gè)反向串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)組成。
背景技術(shù)：
：矩陣變換器是一種沒有中間回路的直接變換器。通過將雙向功率開關(guān)排列成3X3開關(guān)矩陣的形式，矩陣變換器的三個(gè)輸出相的每一相可分別與一個(gè)輸入相連接，每一個(gè)輸出相通過三個(gè)雙向功率開關(guān)分別與三個(gè)輸入相連接。通過控制各個(gè)雙向功率開關(guān)，能將給定的交流輸入直接轉(zhuǎn)換成不同電壓和不同頻率的交流輸出，并能得到正弦形的電網(wǎng)電流。圖1詳細(xì)示出了三相矩陣變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。三相矩陣變換器1由九個(gè)雙向功率開關(guān)2按3X3開關(guān)矩陣形式構(gòu)成，通過控制九個(gè)雙向功率開關(guān)2可以使輸出相A，B，C與任意一個(gè)期望的輸入相a，b，c直接連接。矩陣變換器的每個(gè)輸出相A或B或C通過三個(gè)雙向功率開關(guān)2與三相輸入a，b，c相連接，稱為3X1結(jié)構(gòu)3。在矩陣變換器中，雙向功率開關(guān)由兩個(gè)反向串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)構(gòu)成。在中、小功率矩陣變換器中，選用具有一個(gè)反并聯(lián)二極管的絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)作為此半導(dǎo)體開關(guān)。兩個(gè)反向串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)可采用"共發(fā)射極"或者"共集電極"的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過分別控制兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，可以將電流路徑按某一方向接通，如果雙向功率開關(guān)中的兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)同時(shí)受到控制，則可使電流向兩個(gè)方向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輸入相和輸出相之間的直接電連接。圖2詳細(xì)示出了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為"共發(fā)射極"的雙向功率開關(guān)2的電路圖。每個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)S1和S2可以分別單獨(dú)控制。如果兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2同時(shí)驅(qū)動(dòng)，則雙向功率開關(guān)2實(shí)現(xiàn)雙向?qū)?；若僅驅(qū)動(dòng)兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)S1和S2中的一個(gè)，則雙向功率開關(guān)2實(shí)現(xiàn)單向?qū)?。圖3示出了雙向開關(guān)2的電流方向與兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。定義負(fù)載電流從輸入相流向輸出相為電流的正方向，則提供正向電流通道的半導(dǎo)體開關(guān)Sl稱為順管，提供負(fù)向電流通道的半導(dǎo)體開關(guān)S2稱為逆管。根據(jù)輸入電流的空間矢量和期望的輸出電壓的空間矢量，按照矩陣變換器的調(diào)制策略，可以確定在每個(gè)調(diào)制周期中九個(gè)雙向功率開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)組合、開關(guān)狀態(tài)順序以及對(duì)應(yīng)的開關(guān)時(shí)間常數(shù)。按此開關(guān)狀態(tài)順序和開關(guān)時(shí)間常數(shù)控制雙向功率開關(guān)，則在每個(gè)調(diào)制周期中可以獲得與期望電壓的平均值相同的輸出電壓。當(dāng)矩陣變換器的輸出相從一個(gè)輸入相切換到另一輸入相時(shí)，為了保證在換流過程中輸入相不短路以及輸出相不開路，必須嚴(yán)格規(guī)定雙向功率開關(guān)的換流步驟和順序。因此，雙向功率開關(guān)安全、可靠、快速的換流策略是矩陣變換器實(shí)用化的關(guān)鍵技術(shù)之一。許多文獻(xiàn)提出了各種換流策略，歸納起來可分為基于輸出電流方向的電流型換流策略和基于輸入相電壓相對(duì)大小關(guān)系的電壓型換流策略。其中，電壓型兩步換流策略具有換流過程快、開關(guān)損耗小、不受運(yùn)行工況影響、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。下面的討論只限于電壓型兩步換流策略。依據(jù)各相輸入電壓的相對(duì)大小關(guān)系，在每個(gè)電壓周期內(nèi)將輸入電壓分為I，II，III，IV，V，VI共6個(gè)區(qū)間，如圖4(a)所示。在每個(gè)區(qū)間內(nèi)三相輸入電壓的相對(duì)大小關(guān)系始終保持不變。定義每個(gè)區(qū)間三相電壓中最高電壓為C/"最高電壓相稱為P相；三相電壓中最低電壓為最低電壓相稱為N相；三相電壓中介于中間的電壓為VM，中間電壓相稱為M相。三相輸入電壓在6個(gè)區(qū)間中的相互關(guān)系列在圖4(b)中。當(dāng)輸出相與最高電壓相連接時(shí)稱為P狀態(tài)；當(dāng)輸出相與最低電壓相連接時(shí)稱為N狀態(tài)；當(dāng)輸出相與中間電壓相連接時(shí)稱為M狀態(tài)。傳統(tǒng)的電壓型兩步換流策略定義在P、M、N狀態(tài)時(shí)，每個(gè)3X1結(jié)構(gòu)3中的三個(gè)雙向功率開關(guān)2需要開通四只半導(dǎo)體開關(guān)。即，除了2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通外，高壓相的逆管和低壓相的順管作為輔助換流而開通。傳統(tǒng)的電壓型兩步換流策略還定義了換流過程中的三個(gè)暫態(tài)PM，MN,NP。P、M、N狀態(tài)以及PM，MN，NP暫態(tài)時(shí)，每個(gè)3X1結(jié)構(gòu)中三個(gè)雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合及換流策略如圖5所示。以P狀態(tài)為例，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，同時(shí)M相和N相的順管開通。從圖5可以看到，正是由于M、N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為輔助換流而開通，當(dāng)從P狀態(tài)換流到M狀態(tài)時(shí)，第一步關(guān)斷P相的順管(進(jìn)入暫態(tài)PM),第二步開通M相的逆管，僅需兩步便可從P狀態(tài)安全換流到M狀態(tài)。從圖5可以看到，傳統(tǒng)的電壓型兩步換流策略能實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)穩(wěn)態(tài)間的雙向功率開關(guān)的兩步換流。換流過程只需要經(jīng)過一個(gè)中間狀態(tài)，極大地縮短了換流時(shí)間，減小了開關(guān)損耗。但是，當(dāng)輸入電壓換區(qū)間(輸入線電壓在過零區(qū)域)時(shí)，如圖4(a)中的區(qū)域14，由于輸入兩相電壓值接近，其相對(duì)大小難以準(zhǔn)確判斷。一旦輸入相電壓的相對(duì)大小判斷錯(cuò)誤，將導(dǎo)致所測(cè)量的狀態(tài)與實(shí)際的狀態(tài)不符，則必然出現(xiàn)嚴(yán)重的輸入相短路故障。從圖4(a)可以看到，當(dāng)輸入電壓換區(qū)間時(shí)，會(huì)出現(xiàn)W與f^很接近以及f/^與t/w很接近兩種狀況。當(dāng)輸入電壓相對(duì)大小判斷錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)出現(xiàn)f/,C/M或t/,f/w情況，從圖5可以看到，顯然，無論在換流時(shí)刻(PM態(tài)或MN態(tài))還是在非換流時(shí)刻(P或M或N狀態(tài))，輸入相t/p與輸入相t/M或輸入相"M與輸入相t/w之間通過半導(dǎo)體開關(guān)形成回路。當(dāng)輸入兩相電壓差超過兩個(gè)IGBT和兩個(gè)二極管的正向電壓降時(shí)，將出現(xiàn)嚴(yán)重的輸入相短路故障。因此，傳統(tǒng)的電壓型兩步換流策略能否在實(shí)際中得到應(yīng)用，取決于是否具有能夠準(zhǔn)確檢測(cè)輸入相電壓相對(duì)大小關(guān)系的裝置。由于輸入電壓存在干擾以及輸入濾波器相位滯后等因素都會(huì)影響檢測(cè)裝置對(duì)輸入電壓相對(duì)大小的準(zhǔn)確判斷，因此，設(shè)計(jì)精確的檢測(cè)裝置以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入相電壓相對(duì)大小關(guān)系的準(zhǔn)確判斷是相當(dāng)復(fù)雜和困難的。因而，目前文獻(xiàn)所報(bào)道的5kW以上的矩陣變換器樣機(jī)大多采用電流型換流策略。Ziegler，M等人于2000年在論文"ANewTwoStepsCommutationPolicyForLowCostMatrixConverters",(—種新的用于低成本矩陣變換器的兩步換流策略)(powerconversion.June2000proceedings)中提出了一種改進(jìn)的電壓型兩步換流方法，該方法禁止在電壓值接近的兩輸入相電壓之間換流，從而避免了電壓兩步換流策略在電壓換區(qū)間時(shí)可能出現(xiàn)的短路的現(xiàn)象，而不需要精確的電壓檢測(cè)裝置。該方法的缺點(diǎn)是，禁止在電壓值接近的兩輸入相電壓之間換流，雖然對(duì)輸出電壓波形影響不大，但是，本來應(yīng)當(dāng)承擔(dān)負(fù)載電流的輸入電壓相沒有能夠輸出電流，使得輸入電流不再是正弦。JochenMahlein等人在2002年公開發(fā)表的論文"MatrixConverterCommutationStrategiesWithandWithoutExplicitInputVoltagesSignMeasurement"(—種不依賴對(duì)輸入電壓精確測(cè)量的矩陣變換器換流策略)(IEEEtransactionsonindustrialelectronics,Vol.49，N0.2,april2002)中提出了換序法的電壓型換流策略。該方法通過對(duì)每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)的五個(gè)開關(guān)狀態(tài)組合的次序進(jìn)行調(diào)整，避開了在電壓值接近的兩輸入相電壓之間換流，從而避免了在換流時(shí)刻可能出現(xiàn)的短路現(xiàn)象。由于換序法只調(diào)整開關(guān)狀態(tài)組合的次序，故輸入電流和輸出電壓的平均值保持不變。但是，換序法只是解決了換流過程中(PM，MN，NP暫態(tài))出現(xiàn)的短路問題，適用于電壓型四步換流策略，而對(duì)于電壓型兩步換流策略在非換流過程(P、M、N穩(wěn)態(tài))出現(xiàn)的短路現(xiàn)象則無能為力。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提出一種用于矩陣變換器的控制方法，該控制方法可以解決輸入相電壓在換區(qū)間時(shí)因判斷不準(zhǔn)確而出現(xiàn)的短路問題，且輸出電壓波形和輸入電流波形不受影響；本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的用于矩陣變換器的控制方法，其步驟包括①按照下述方式將每個(gè)輸入相電壓周期劃分為6個(gè)主區(qū)間和6個(gè)過渡區(qū)間，確定在每個(gè)調(diào)制周期中輸入相電壓的區(qū)間；根據(jù)輸入三相電壓"。，"6，"e的相對(duì)大小關(guān)系，將每個(gè)輸入相電壓周期劃分為下述6個(gè)主區(qū)間和6個(gè)過渡區(qū)間，其中過渡區(qū)間的寬度用時(shí)間表示，取值范圍為0.5ms3.3ms:主區(qū)間I:Wo>Mc>W6，t/p=W。，C/m、，t/N,;主區(qū)間II:Ma>W&>Wc,f/p、，L^m，，C/n,;主區(qū)間III:"6〉M?！?c，f/p="6，"M="a，t/N=Wc;主區(qū)間IV:W&>WC>W。，t/p-"6，"M="c，"N=Wa;主區(qū)間V:t/c〉W6>Wa，t/P=Wc，(7M=W6，t/N=W。；主區(qū)間VI:WC>W。>W&，f/p=Wc，t/M="。，"N="6;I-II過渡區(qū)間f/P=Ma，t/M=Wc，t/N=w;II-III過渡區(qū)間f/P=M。，t/M=W6，t/N=Mc;III-IV過渡區(qū)間f/P=^，t/M=^，[/N=MC;IV-V過渡區(qū)間C/P=^，UM=WC，t/N=M。；V-VI過渡區(qū)間t/P=Wc，[/M=^，〖7N=Mfl;VI-I過渡區(qū)間f/P=Wc，t/M="。，t/N=^;在II-III，IV-V和VI-I三個(gè)過渡區(qū)間中，t/p與f/m接近，記為t/Pf/M過渡區(qū)間，在其它三個(gè)過渡區(qū)間中，[&與t/w接近，記為t/a/^4過渡區(qū)間；②根據(jù)空間矢量調(diào)制原理，確定每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)四種雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合以及對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)T^，rOT，7>，7;;③判斷輸入相電壓是否位于上述主區(qū)間，如果輸入相電壓位于主區(qū)間，進(jìn)入步驟④，否則轉(zhuǎn)入步驟(D;④根據(jù)減小開關(guān)損耗和共模電壓的原則，在每個(gè)調(diào)制周期中選取零矢量以及安排雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序；或者，根據(jù)使輸出相換流次序統(tǒng)一、避免出現(xiàn)電壓值接近的兩輸入相之間換流的原則，在每個(gè)調(diào)制周期中選擇零矢量并調(diào)整其次序，得到過渡區(qū)間雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序；⑤采用現(xiàn)有的電壓型兩步換流策略控制雙向功率開關(guān)，之后轉(zhuǎn)入步驟⑩；⑥根據(jù)使輸出相換流次序統(tǒng)一、避免出現(xiàn)電壓值接近的兩輸入相之間換流的原則，在每個(gè)調(diào)制周期中選擇零矢量并調(diào)整其次序，得到過渡區(qū)間雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序；⑦判斷該過渡區(qū)間是否為C/戶t^過渡區(qū)間，如果是f/產(chǎn)C/M過渡區(qū)間，進(jìn)入步驟⑧，否則是f/M^f/w過渡區(qū)間，轉(zhuǎn)入步驟(D;⑧按照下述的過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略控制雙向功率開關(guān)，之后轉(zhuǎn)入步驟⑩；P狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，N相的順管作為輔助換流而開通；M狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，N相的順管作為輔助換流而開通；N狀態(tài)時(shí)，P相和M相的逆管作為輔助換流而開通，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，與主區(qū)間N狀態(tài)相同；MN狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，M相的逆管和N相的順管作為輔助換流而開通；NP狀態(tài)時(shí)，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，P相的逆管和N相的順管作為輔助換流而開通，與主區(qū)間NP狀態(tài)相同；電壓接近的P相與M相之間的換流過程不能通過一個(gè)暫態(tài)兩步完成，故PM狀態(tài)不存在；P相到N相換流時(shí)，先關(guān)斷P相的順管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后同時(shí)開通M相和N相的逆管進(jìn)入N狀態(tài)；N相到P相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷M相和N相的逆管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后開通P相的順管進(jìn)入P狀態(tài)；M相到N相換流時(shí)，先關(guān)斷M相的順管進(jìn)入MN狀態(tài)，然后同時(shí)開通P相和N相的逆管進(jìn)入N狀態(tài)；N相到M相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷P相和N相的逆管進(jìn)入MN狀態(tài)，然后開通M相的順管進(jìn)入M狀態(tài)；⑨按照下述過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略控制雙向功率開關(guān)P狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，M相和N相的順管作為輔助換流而開通，與主區(qū)間P狀態(tài)相同；M狀態(tài)時(shí)，P相的逆管作為輔助換流而開通，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷；N狀態(tài)時(shí)，P相的逆管作為輔助換流而開通，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通；PM狀態(tài)時(shí)，P相的逆管和M相的順管作為輔助換流而開通，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷；NP狀態(tài)時(shí)，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，P相的逆管和N相的順管作為輔助換流而開通，與主區(qū)間NP狀態(tài)相同；電壓接近的M相與N相之間的換流過程不能通過一個(gè)暫態(tài)兩步完成，故MN狀態(tài)在不存；P相到M相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷P相和N相的順管進(jìn)入PM狀態(tài)，然后開通M相的逆管進(jìn)入M狀態(tài)；M相到P相換流時(shí)，先關(guān)斷M相的逆管進(jìn)入PM狀態(tài)，然后同時(shí)開通P相和N相的順管進(jìn)入P狀態(tài)；P相到N相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷P相和M相的順管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后開通N相的逆管進(jìn)入N狀態(tài)；N相到P相換流時(shí)，先關(guān)斷N相的逆管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后同時(shí)開通P相和M相的順管進(jìn)入P狀態(tài)；⑩等待下一個(gè)調(diào)制周期，返回步驟②，直至工作結(jié)束。本發(fā)明提供的用于矩陣變換器的控制裝置，其特征在于該裝置包括觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路、過流保護(hù)電路、同步信號(hào)檢測(cè)電路、電壓區(qū)間劃分單元、開關(guān)狀態(tài)控制單元和換流控制單元；同步信號(hào)檢測(cè)電路的輸入端與三相電源相連，測(cè)量輸入相電壓的相對(duì)大小關(guān)系，并傳送給電壓區(qū)間劃分單元；電壓區(qū)間劃分單元將輸入相電壓區(qū)間分為主區(qū)間和過渡區(qū)間，并把對(duì)應(yīng)的區(qū)間信號(hào)傳送給開關(guān)狀態(tài)控制單元；開關(guān)狀態(tài)控制單元確定每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)矩陣變換器各雙向功率開關(guān)的各種開關(guān)狀態(tài)組合及對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)；然后，根據(jù)電壓區(qū)間劃分單元傳送的主區(qū)間或過渡區(qū)間信號(hào)，確定雙邊調(diào)制時(shí)開關(guān)狀態(tài)組合次序；最后，按開關(guān)狀態(tài)組合次序，將每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)各種開關(guān)狀態(tài)組合、相應(yīng)的時(shí)間常數(shù)以及區(qū)間信號(hào)送給換流控制單元；換流控制單元根據(jù)開關(guān)狀態(tài)控制單元傳送的信號(hào)確定換流策略，實(shí)施換流過程的控制，輸出PWM調(diào)制信號(hào)給觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路；觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路將換流控制單元傳送的PWM調(diào)制信號(hào)功率放大后，提供門極觸發(fā)信號(hào)給矩陣變換器的各雙向功率開關(guān)；過流保護(hù)電路的輸入端接到矩陣變換器的輸入端，測(cè)量矩陣變換器的輸入電流，輸出接換流控制單元，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)功能。本發(fā)明控制方法不需要外加專門的精確檢測(cè)輸入相電壓相對(duì)大小關(guān)系的測(cè)量裝置，僅通過把輸入相電壓劃分為主區(qū)間和過渡區(qū)間、在過渡區(qū)間內(nèi)定義新的P、M、N狀態(tài)和PM、NP、MN暫態(tài)以及在每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)選擇特定的零矢量并調(diào)整雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合順序(換流次序)，即可實(shí)現(xiàn)矩陣變換器安全、可靠、快速換流和穩(wěn)定運(yùn)行，解決了輸入相電壓在換區(qū)間時(shí)因判斷不準(zhǔn)確而出現(xiàn)的短路問題，且輸出電壓波形和輸入電流波形不受影響。具體而言，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于采用基于過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略的控制方法，無論雙向功率開關(guān)工作在穩(wěn)態(tài)(非換流狀態(tài))還是暫態(tài)(換流狀態(tài))，均避免了因?qū)斎胂嚯妷合鄬?duì)大小關(guān)系判斷不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的輸入相短路現(xiàn)象，解決了電壓型兩步換流策略的實(shí)用性問題。(2)由于沒有任何換流限制，并且確保每次換流過程僅需兩步，因而換流過程快，輸出電壓波形好，開關(guān)損耗小。(3)由于過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略不依賴對(duì)輸入相電壓相對(duì)大小關(guān)系的精確測(cè)量，一方面，不需要另外設(shè)計(jì)精確的測(cè)量裝置，利用矩陣變換器原有的輸入同步信號(hào)檢測(cè)電路即可。另一方面，測(cè)量結(jié)果不必考慮輸入濾波器等因素引起的相位滯后問題，同步信號(hào)檢測(cè)電路可以安裝在輸入濾波器之前，測(cè)量波形質(zhì)量好的三相電源電壓的相對(duì)大小關(guān)系即可。因而，矩陣變換器控制裝置的硬件結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、成本低。(4)由于在過渡區(qū)間調(diào)整了換流次序，避免而不是禁止在電壓值接近的兩輸入相電壓之間的換流，因而，矩陣變換器的輸出電壓和輸入電流平均值保持不變，波形好。(5)雖然在過渡區(qū)間選擇的特定零矢量，其輸出共模電壓幅值最大，但在主區(qū)間按減小共模電壓的要求選擇零矢量。由于過渡區(qū)間的時(shí)間相對(duì)于主區(qū)間時(shí)間小得多，因此，采用分別選擇主區(qū)間和過渡區(qū)間零矢量的方法大大降低了矩陣變換器共模電壓。圖1為三相矩陣變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。圖2為"共發(fā)射極"雙向功率開關(guān)電路圖。圖3為雙向開關(guān)電流方向與兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)Sl和S2狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖4為輸入電壓區(qū)間劃分圖。其中(a)為輸入相電壓w。，^，^在一個(gè)周期隨時(shí)間變化曲線，(b)為各區(qū)間中三相電壓的相互關(guān)系。圖5為傳統(tǒng)電壓型兩步換流策略的開關(guān)狀態(tài)圖。圖6為本發(fā)明控制方法流程圖。圖7為輸入電壓主區(qū)間和過渡區(qū)間劃分圖。圖8為過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略的開關(guān)狀態(tài)圖，其中(a)為C/^^/M過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略的開關(guān)狀態(tài)圖，(b)為t/Ma[^過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略的開關(guān)狀態(tài)圖。圖9為本發(fā)明控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖6所示，本發(fā)明控制方法包括以下步驟(1)按照下述方式將每個(gè)輸入相電壓周期劃分為6個(gè)主區(qū)間和6個(gè)過渡區(qū)間，以便確定在每個(gè)調(diào)制周期中輸入相電壓的區(qū)間。如圖7所示，為輸入電壓過渡區(qū)間和主區(qū)間劃分圖。根據(jù)輸入三相電壓^，^，^的相對(duì)大小關(guān)系，將輸入相電壓劃分為12個(gè)區(qū)間。將三相電壓差值較大的區(qū)域定義為主區(qū)間，分別為I到VI共6個(gè)主區(qū)間。每個(gè)主區(qū)間中三相電壓的關(guān)系如下主區(qū)間I:wa>wc>t^，t/P=wa，L/m=wc，"n二"a;主區(qū)間II:Up=Wa，t/m=W6，t/n="c;主區(qū)間III:W6>Ma>Wc，[Tp,，t/m，a，"n="c;主區(qū)間IV:z^>wc>wa，L/p,，L/jvd，t/n="fl;主區(qū)間V:Wc>l^>Wa,t/P=Wc，"m="6，"n="a;主區(qū)間VI:Mc>Wa>^，(7p=Mc，(7M=^，^7n二W/);將每兩個(gè)主區(qū)間的交界處附近，即輸入兩相電壓值接近的區(qū)域定義為過渡區(qū)間，分別為I-II到VI-I共6個(gè)過渡區(qū)間；每個(gè)過渡區(qū)間中三相電壓的關(guān)系如下I-II過渡區(qū)間W。幅值最大，"￡.和^電壓值較為接近，t/p="。，[/M=WC，n-m過渡區(qū)間^幅值最小，^和w電壓值較為接近，t/P=w。，f/M=w，III-IV過渡區(qū)間^幅值最大，w。和we電壓值較為接近，t/P=^，f/M=wa，IV-V過渡區(qū)間w。幅值最小，^和we電壓值較為接近，t/P=^，f/M=Me，V-VI過渡區(qū)間^幅值最大，^和Wa電壓值較為接近，t/P=^，t/M=^，VI-I過渡區(qū)間W幅值最小，"e和W。電壓值較為接近，t/P=Me，C/M=W。，在n-in，iv-v和vi-i三個(gè)過渡區(qū)間中，^與t^電壓值接近，記為t/嚴(yán)t^過渡區(qū)間。在i-ii，m-iv和v-vi三個(gè)過渡區(qū)間中，"w與t/iv電壓值接近，記為t^at/;v過渡區(qū)間。本發(fā)明將6個(gè)過渡區(qū)間進(jìn)一步分為t/盧t4,過渡區(qū)間和[/A^t/w過渡區(qū)間兩種情況。過渡區(qū)間的寬度對(duì)于避免電壓值接近的兩輸入相之間出現(xiàn)的短路現(xiàn)象起著決定性的作用，過渡區(qū)間越寬，輸入相短路的可能性越小。過渡區(qū)間寬度的設(shè)定由輸入相電壓同步信號(hào)檢測(cè)電路的準(zhǔn)確度以及檢測(cè)電路的安裝位置決定。本發(fā)明設(shè)置過渡區(qū)間的寬度用時(shí)間表示，取值范圍通常為0.5ms3.3ms。當(dāng)過渡區(qū)間寬度設(shè)置為3.3ms時(shí)，此時(shí)，主區(qū)間寬度為零，輸入相電壓劃分為6個(gè)過渡區(qū)間。該實(shí)施方法不影響輸出電壓波形和輸入電流波形的平均值，但會(huì)使矩陣變換器共模電壓的幅值增加。(2)根據(jù)空間矢量調(diào)制原理，確定每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)四種雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合以及對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)r，，7^，7>，7》m。該調(diào)制原理參見公開發(fā)表的論文"交-交型矩陣變換器的控制原理與試驗(yàn)研究"，(電力電子技術(shù)，1994年第2期)(3)判斷輸入相電壓是否位于主區(qū)間，如果輸入相電壓位于主區(qū)間，進(jìn)入步驟(4)，否則輸入相電壓位于過渡區(qū)間，轉(zhuǎn)入步驟(6)。(4)按照表一確定主區(qū)間內(nèi)雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序。在每個(gè)調(diào)制周期中按減小開關(guān)損耗和共模電壓的原則選取零矢量以及安排雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序，該方法參見P.Nielson等人公開發(fā)表的論文"Spacevectormodulatedmatrixconverterwithminimizednumberofswitchingsandafeedforwardcompensationofinputvoltageunbalance",(基于最小開關(guān)次數(shù)的矩陣變換器空間矢量調(diào)制方法及在不平衡輸入電壓下的補(bǔ)償措施)(DrivesandEnergySystemsforIndustrialGrowth,Proceedingsofthe1996InternationalConferenceonPowerElectronics,1996)。表—為主區(qū)間中半個(gè)調(diào)制周期內(nèi)雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合及次序表，表中，矩陣變換器1的雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合用三個(gè)一組的字母表示，如abb。第一個(gè)字母表示矩陣變換器1的第一個(gè)輸出相A與之連接的輸入相；第二個(gè)字母表示矩陣變換器1的第二個(gè)輸出相B與之連接的輸入相；第三個(gè)字母表示矩陣變換器1的第三個(gè)輸出相C與之連接的輸入相；開關(guān)狀態(tài)組合abb表示，矩陣變換器1的第一輸出相A與輸入相a連接，第二輸出相B和第三輸出相c都與輸入相b連接。表中r,，r2，7>，7;和r。表示所對(duì)應(yīng)雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合的時(shí)間常數(shù)。當(dāng)輸出電壓區(qū)間與輸入電流區(qū)間之和為偶數(shù)時(shí)，r尸j^，r2=ra，5>7>，幾=7>1;當(dāng)輸出電壓區(qū)間與輸入電流區(qū)間之和為奇數(shù)時(shí)，7>r，r2=7^，7>7>w，7>7>。以輸出電壓空間矢量在i區(qū)間、輸入電流空間矢量在i區(qū)間為例，半個(gè)調(diào)制周期內(nèi)雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序?yàn)閍bb，aab，aac，acc和ccc，可知第一個(gè)輸出相A換流次序?yàn)閍-c，第二個(gè)輸出相B的換流次序?yàn)閎-a-c，第三個(gè)輸出相C的換流次序?yàn)閎-c。表一基于狀態(tài)空間調(diào)制策略的主區(qū)間雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合表<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>區(qū)r2abaaccbcbbaaC3Cebb間r3acabccbabc犯cbcabbaccbcbbaacacebbabar0cccbbbaaacccbbbaaa(5)若輸入相電壓位于主區(qū)間，則采用圖5所示傳統(tǒng)的電壓型兩步換流策略，之后則轉(zhuǎn)入步驟(10)。(6)按照表二確定過渡區(qū)間雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序；為了避免在過渡區(qū)間中出現(xiàn)電壓值接近相之間的換流，本發(fā)明將過渡區(qū)間中每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)的零矢量以及換流次序進(jìn)行了調(diào)整。表二為過渡區(qū)間中半個(gè)調(diào)制周期內(nèi)雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合及次序表。仍然以輸出電壓空間矢量在1區(qū)間、輸入電流空間矢量在1區(qū)間為例，假設(shè)控制輸入為單位功率因數(shù)，則輸入電流l區(qū)間中含有輸入相電壓I-II過渡區(qū)間。從圖7可以看到，該區(qū)間3相輸入電壓始終為最高"。=^,b相輸入電壓從最低電壓變?yōu)橹虚g電壓，c相輸入電壓從中間電壓變?yōu)樽畹碗妷?，存在輸入b、c兩相電壓值接近的t/Maf/w過渡區(qū)間。本發(fā)明為避免電壓值接近相之間的換流，在該區(qū)間選擇特定的零矢量aaa，，并將該零矢量安排在第二個(gè)開關(guān)狀態(tài)組合之后，則半個(gè)調(diào)制周期內(nèi)雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序?yàn)閍bb，aab，aaa，aac和acc。這樣，輸出B相和C相的換流次序都為b-a-c，輸出A相不換流，絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)輸入b、c兩相之間的換流現(xiàn)象。比較表一和表二可以看到，本發(fā)明通過在每個(gè)調(diào)制周期中選擇特定的零矢量以及調(diào)整零矢量的次序，統(tǒng)一了兩個(gè)輸出相的換流次序，避免了電壓接近相之間的換流現(xiàn)象。表二所示的過渡區(qū)間雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合表同樣也可用于主區(qū)間，但是，過渡區(qū)間所選擇的特定零矢量產(chǎn)生的共模電壓幅值為輸入相電壓幅值的(0.8661)倍。而在主區(qū)間中選擇的零矢量所產(chǎn)生的共模電壓幅值僅是輸入相電壓幅值的(00.866)倍。表二基于狀態(tài)空間調(diào)制策略的過渡區(qū)間雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合表輸出電壓區(qū)間輸入電流區(qū)間1區(qū)間2區(qū)間3區(qū)間4區(qū)間5區(qū)間6區(qū)間<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>(7)判斷該過渡區(qū)間是否為[/產(chǎn)[/M過渡區(qū)間，如果是f/一[^過渡區(qū)間，進(jìn)入步驟(8)，否則是t/M《^過渡區(qū)間，轉(zhuǎn)入步驟(9)。(8)采用圖8(a)所示的過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略，隨后轉(zhuǎn)入步驟(10)。在t/^^u過渡區(qū)間，為了避免P相與M相之間發(fā)生短路，與圖5所示的主區(qū)間P、M、N狀態(tài)相比，本發(fā)明調(diào)整了穩(wěn)態(tài)P狀態(tài)和M狀態(tài)的雙向功率開關(guān)狀態(tài)，N狀態(tài)的雙向功率開關(guān)狀態(tài)不變，暫態(tài)NP、MN也相應(yīng)改變。過渡區(qū)間P狀態(tài)關(guān)斷了M相作為輔助換流而開通的1只半導(dǎo)體開關(guān)；過渡區(qū)間M狀態(tài)關(guān)斷了P相作為輔助換流而開通的1只半導(dǎo)體開關(guān)，這樣，不會(huì)出現(xiàn)因P相電壓和M相電壓相對(duì)大小關(guān)系測(cè)量不準(zhǔn)而造成的P相與M相之間的短路現(xiàn)象。圖8(a)所示具體的開關(guān)狀態(tài)及換流策略如下P狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，N相的順管作為輔助換流而開通；M狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，N相的順管作為輔助換流而開通；N狀態(tài)時(shí)，P相和M相的逆管作為輔助換流而開通，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，與主區(qū)間N狀態(tài)相同；MN狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，M相的逆管和N相的順管作為輔助換流而開通；NP狀態(tài)時(shí)，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，P相的逆管和N相的順管作為輔助換流而開通，與主區(qū)間NP狀態(tài)相同。電壓接近的P相與M相之間的換流過程不能通過一個(gè)暫態(tài)兩步完成，故PM狀態(tài)不存在。P相到N相換流時(shí)，先關(guān)斷P相的順管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后同時(shí)開通M相和N相的逆管進(jìn)入N狀態(tài)；N相到P相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷M相和N相的逆管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后開通P相的順管進(jìn)入P狀態(tài)；M相到N相換流時(shí)，先關(guān)斷M相的順管進(jìn)入MN狀態(tài)，然后同時(shí)開通P相和N相的逆管進(jìn)入N狀態(tài)；N相到M相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷P相和N相的逆管進(jìn)入MN狀態(tài)，然后開通M相的順管進(jìn)入M狀態(tài)；顯然，P相與N相之間換流只需要經(jīng)過一個(gè)NP暫態(tài)，兩步完成；M相與N相換流也只需要經(jīng)過一個(gè)MN暫態(tài)，兩步完成。不允許在電壓值接近的P相與M相之間換流。(9)采用圖8(b)所示的過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略。在t/,f/w過渡區(qū)間，為了避免M相與N相之間發(fā)生短路，與圖5所示的主區(qū)間P、M、N狀態(tài)相比，本發(fā)明調(diào)整了穩(wěn)態(tài)M狀態(tài)和N狀態(tài)的雙向功率開關(guān)狀態(tài)，p狀態(tài)的雙向功率開關(guān)狀態(tài)不變，暫態(tài)NP、MN也相應(yīng)改變。過渡區(qū)間M狀態(tài)關(guān)斷了N相作為輔助換流而開通的1只半導(dǎo)體開關(guān)；過渡區(qū)間N狀態(tài)關(guān)斷了M相作為輔助換流而開通的1只半導(dǎo)體開關(guān)，這樣，不會(huì)出現(xiàn)因M相電壓和N相電壓相對(duì)大小關(guān)系測(cè)量不準(zhǔn)而造成的M相與N相之間的短路現(xiàn)象。圖8(b)所示具體的開關(guān)狀態(tài)及換流策略如下P狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，M相和N相的順管作為輔助換流而開通，與主區(qū)間P狀態(tài)相同；M狀態(tài)時(shí)，P相的逆管作為輔助換流而開通，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷；N狀態(tài)時(shí)，P相的逆管作為輔助換流而開通，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通；PM狀態(tài)時(shí)，P相的逆管和M相的順管作為輔助換流而開通，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷；NP狀態(tài)時(shí)，M相2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，P相的逆管和N相的順管作為輔助換流而開通，與主區(qū)間NP狀態(tài)相同。電壓接近的M相與N相之間的換流過程不能通過一個(gè)暫態(tài)兩步完成，故MN狀態(tài)在不存。P相到M相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷P相和N相的順管進(jìn)入PM狀態(tài)，然后開通M相的逆管進(jìn)入M狀態(tài)；M相到P相換流時(shí)，先關(guān)斷M相的逆管進(jìn)入PM狀態(tài)，然后同時(shí)開通P相和N相的順管進(jìn)入P狀態(tài)；P相到N相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷P相和M相的順管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后開通N相的逆管進(jìn)入N狀態(tài)；N相到P相換流時(shí)，先關(guān)斷N相的逆管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后同時(shí)開通P相和M相的順管進(jìn)入P狀態(tài)；顯然，P相與M相之間換流只需要經(jīng)過一個(gè)PM暫態(tài)，兩步完成；P相與N相換流也只需要經(jīng)過一個(gè)NP暫態(tài)，兩步完成。不允許在電壓值接近的M相與N相之間換流。(10)—個(gè)調(diào)制周期內(nèi)的控制結(jié)束，等待下一個(gè)調(diào)制周期，返回步驟(2)。如圖9所示，本發(fā)明控制裝置包括觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路8、過流保護(hù)電路9、同步信號(hào)檢測(cè)電路10、電壓區(qū)間劃分單元11、開關(guān)狀態(tài)控制單元12和換流控制單元13。三相矩陣變換器l由九個(gè)雙向功率開關(guān)2按3X3開關(guān)矩陣形式構(gòu)成，負(fù)載4接在矩陣變換器1的輸出相A，B,C。矩陣變換器l的輸入相與濾波器5相連，濾波器的輸入端接三相電源6。箝位電路7接在矩陣變換器l的輸入相a，b，c和輸出相A，B，C兩端實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)功能。同步信號(hào)檢測(cè)電路10的輸入端與三相電源6相連，測(cè)量輸入相電壓的相對(duì)大小關(guān)系送給電壓區(qū)間劃分單元11。電壓區(qū)間劃分單元11根據(jù)過渡區(qū)間寬度預(yù)設(shè)值，按照?qǐng)D7將輸入相電壓區(qū)間分為主區(qū)間和過渡區(qū)間，并把對(duì)應(yīng)的區(qū)間信號(hào)送給開關(guān)狀態(tài)控制單元12。開關(guān)狀態(tài)控制單元12首先按空間矢量調(diào)制策略確定每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)矩陣變換器九個(gè)雙向功率開關(guān)的5種開關(guān)組合狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)；然后，根據(jù)主區(qū)間或過渡區(qū)間信號(hào)，按照表一或表二確定雙邊調(diào)制時(shí)開關(guān)狀態(tài)組合次序；最后，按開關(guān)狀態(tài)組合次序，將每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)5種開關(guān)狀態(tài)組合、相應(yīng)的時(shí)間常數(shù)以及區(qū)間信號(hào)送給換流控制單元13。換流控制單元13根據(jù)區(qū)間信號(hào)，按照?qǐng)D5或圖8確定換流策略，實(shí)施換流過程的控制，輸出PWM調(diào)制信號(hào)給觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路8。觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路8給矩陣變換器九個(gè)雙向功率開關(guān)提供門極觸發(fā)信號(hào)。過流保護(hù)電路9的輸入端接到矩陣變換器1的輸入端，測(cè)量矩陣變換器的輸入電流，輸出接換流控制單元13，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)功能。本發(fā)明控制裝置中，將同步信號(hào)檢測(cè)電路io安裝在三相輸入電源與輸入濾波器之間，測(cè)量三相輸入電源的相對(duì)大小關(guān)系。由于輸入電源相電壓波形好、干擾少，同步信號(hào)檢測(cè)電路10采用簡單易行的常規(guī)電路，無需專門設(shè)計(jì)精確檢測(cè)輸入相電壓相對(duì)大小關(guān)系的測(cè)量裝置；考慮到輸入濾波器引起的電壓相位滯后，區(qū)間劃分單元ll中過渡區(qū)間寬度預(yù)設(shè)值設(shè)定為1.8ms。為簡化控制電路，將區(qū)間劃分單元11和換流控制單元13合用一片復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)實(shí)現(xiàn)；開關(guān)狀態(tài)控制單元12由于計(jì)算量大，采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明不僅局限于上述具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方式實(shí)施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。權(quán)利要求1、一種用于矩陣變換器的控制方法，其步驟包括①按照下述方式將每個(gè)輸入相電壓周期劃分為6個(gè)主區(qū)間和6個(gè)過渡區(qū)間，確定在每個(gè)調(diào)制周期中輸入相電壓的區(qū)間；根據(jù)輸入三相電壓ua，ub，uc的相對(duì)大小關(guān)系，將每個(gè)輸入相電壓周期劃分為下述6個(gè)主區(qū)間和6個(gè)過渡區(qū)間，其中過渡區(qū)間的寬度用時(shí)間表示主區(qū)間Iua＞uc＞ub，UP＝ua，UM＝uc，UN＝ub；主區(qū)間IIua＞ub＞uc，UP＝ua，UM＝ub，UN＝uc；主區(qū)間IIIub＞ua＞uc，UP＝ub，UM＝ua，UN＝uc；主區(qū)間IVub＞uc＞ua，UP＝ub，UM＝uc，UN＝ua；主區(qū)間Vuc＞ub＞ua，UP＝uc，UM＝ub，UN＝ua；主區(qū)間VIuc＞ua＞ub，UP＝uc，UM＝ua，UN＝ub；I-II過渡區(qū)間UP＝ua，UM＝uc，UN＝ub；II-III過渡區(qū)間UP＝ua，UM＝ub，UN＝uc；III-IV過渡區(qū)間UP＝ub，UM＝ua，UN＝uc；IV-V過渡區(qū)間UP＝ub，UM＝uc，UN＝ua；V-VI過渡區(qū)間UP＝uc，UM＝ub，UN＝ua；VI-I過渡區(qū)間UP＝uc，UM＝ua，UN＝ub；在II-III，IV-V和VI-I三個(gè)過渡區(qū)間中，UP與UM接近，記為UP≈UM過渡區(qū)間，在其它三個(gè)過渡區(qū)間中，UM與UN接近，記為UM≈UN過渡區(qū)間；②根據(jù)空間矢量調(diào)制原理，確定每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)四種雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合以及對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)Tαm，Tαn，Tβn，Tβm；③判斷輸入相電壓是否位于上述主區(qū)間，如果輸入相電壓位于主區(qū)間，進(jìn)入步驟④，否則轉(zhuǎn)入步驟⑥；④根據(jù)減小開關(guān)損耗和共模電壓的原則，在每個(gè)調(diào)制周期中選取零矢量以及安排雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序；或者，根據(jù)使輸出相換流次序統(tǒng)一、避免出現(xiàn)電壓值接近的兩輸入相之間換流的原則，在每個(gè)調(diào)制周期中選擇零矢量并調(diào)整其次序，得到過渡區(qū)間雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序；⑤采用現(xiàn)有的電壓型兩步換流策略控制雙向功率開關(guān)，之后轉(zhuǎn)入步驟⑩；⑥根據(jù)使輸出相換流次序統(tǒng)一、避免出現(xiàn)電壓值接近的兩輸入相之間換流的原則，在每個(gè)調(diào)制周期中選擇零矢量并調(diào)整其次序，得到過渡區(qū)間雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序；⑦判斷該過渡區(qū)間是否為UP≈UM過渡區(qū)間，如果是UP≈UM過渡區(qū)間，進(jìn)入步驟⑧，否則是UM≈UN過渡區(qū)間，轉(zhuǎn)入步驟⑨；⑧按照下述的過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略控制雙向功率開關(guān)，之后轉(zhuǎn)入步驟⑩；P狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，N相的順管作為輔助換流而開通；M狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，N相的順管作為輔助換流而開通；N狀態(tài)時(shí)，P相和M相的逆管作為輔助換流而開通，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，與主區(qū)間N狀態(tài)相同；MN狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，M相的逆管和N相的順管作為輔助換流而開通；NP狀態(tài)時(shí)，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，P相的逆管和N相的順管作為輔助換流而開通，與主區(qū)間NP狀態(tài)相同；電壓接近的P相與M相之間的換流過程不能通過一個(gè)暫態(tài)兩步完成，故PM狀態(tài)不存在；P相到N相換流時(shí)，先關(guān)斷P相的順管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后同時(shí)開通M相和N相的逆管進(jìn)入N狀態(tài)；N相到P相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷M相和N相的逆管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后開通P相的順管進(jìn)入P狀態(tài)；M相到N相換流時(shí)，先關(guān)斷M相的順管進(jìn)入MN狀態(tài)，然后同時(shí)開通P相和N相的逆管進(jìn)入N狀態(tài)；N相到M相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷P相和N相的逆管進(jìn)入MN狀態(tài)，然后開通M相的順管進(jìn)入M狀態(tài)；⑨按照下述過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略控制雙向功率開關(guān)P狀態(tài)時(shí)，P相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，M相和N相的順管作為輔助換流而開通，與主區(qū)間P狀態(tài)相同；M狀態(tài)時(shí)，P相的逆管作為輔助換流而開通，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷；N狀態(tài)時(shí)，P相的逆管作為輔助換流而開通，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)作為電流通道雙向開通；PM狀態(tài)時(shí)，P相的逆管和M相的順管作為輔助換流而開通，N相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷；NP狀態(tài)時(shí)，M相的2只半導(dǎo)體開關(guān)全關(guān)斷，P相的逆管和N相的順管作為輔助換流而開通，與主區(qū)間NP狀態(tài)相同；電壓接近的M相與N相之間的換流過程不能通過一個(gè)暫態(tài)兩步完成，故MN狀態(tài)在不存；P相到M相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷P相和N相的順管進(jìn)入PM狀態(tài)，然后開通M相的逆管進(jìn)入M狀態(tài)；M相到P相換流時(shí)，先關(guān)斷M相的逆管進(jìn)入PM狀態(tài)，然后同時(shí)開通P相和N相的順管進(jìn)入P狀態(tài)；P相到N相換流時(shí)，先同時(shí)關(guān)斷P相和M相的順管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后開通N相的逆管進(jìn)入N狀態(tài)；N相到P相換流時(shí)，先關(guān)斷N相的逆管進(jìn)入NP狀態(tài)，然后同時(shí)開通P相和M相的順管進(jìn)入P狀態(tài)；步驟⑧和⑨中，順管是指提供正向電流通道的半導(dǎo)體開關(guān)，逆管是指提供負(fù)向電流通道的半導(dǎo)體開關(guān)；⑩等待下一個(gè)調(diào)制周期，返回步驟②，直至工作結(jié)束。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于步驟④按照下表確定主區(qū)間雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于步驟⑥按照下表確定過渡區(qū)間雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合次序<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>4、一種用于矩陣變換器的控制裝置，其特征在于該裝置包括觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路(8)、過流保護(hù)電路(9)、同步信號(hào)檢測(cè)電路(10)、電壓區(qū)間劃分單元(11)、開關(guān)狀態(tài)控制單元(12)和換流控制單元(13);同步信號(hào)檢測(cè)電路(10)的輸入端與三相電源(6)相連，測(cè)量輸入相電壓的相對(duì)大小關(guān)系，并傳送給電壓區(qū)間劃分單元(11);電壓區(qū)間劃分單元(11)將輸入相電壓區(qū)間分為主區(qū)間和過渡區(qū)間，并把對(duì)應(yīng)的區(qū)間信號(hào)傳送給開關(guān)狀態(tài)控制單元(12);開關(guān)狀態(tài)控制單元(12)確定每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)矩陣變換器各雙向功率開關(guān)的各種開關(guān)狀態(tài)組合及對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)；然后，根據(jù)電壓區(qū)間劃分單元(11)傳送的主區(qū)間或過渡區(qū)間信號(hào)，確定雙邊調(diào)制時(shí)開關(guān)狀態(tài)組合次序；最后，按開關(guān)狀態(tài)組合次序，將每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)各種開關(guān)狀態(tài)組合、相應(yīng)的時(shí)間常數(shù)以及區(qū)間信號(hào)送給換流控制單元(13);換流控制單元(13)根據(jù)開關(guān)狀態(tài)控制單元(12)傳送的信號(hào)確定換流策略，實(shí)施換流過程的控制，輸出PWM調(diào)制信號(hào)給觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路(8);觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路(8)將換流控制單元(13)傳送的PWM調(diào)制信號(hào)功率放大后，提供門極觸發(fā)信號(hào)給矩陣變換器的各雙向功率開關(guān)；過流保護(hù)電路(9)的輸入端接到矩陣變換器(1)的輸入端，測(cè)量矩陣變換器的輸入電流，輸出接換流控制單元(13)，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)功能。全文摘要本發(fā)明屬于矩陣變換器控制技術(shù)，為一種用于矩陣變換器的控制方法，通過把輸入相電壓劃分為主區(qū)間和過渡區(qū)間、在過渡區(qū)間定義新的P、M、N狀態(tài)和PM、NP、MN暫態(tài)以及在每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)選擇特定的零矢量并調(diào)整雙向功率開關(guān)狀態(tài)組合順序，實(shí)現(xiàn)矩陣變換器安全、可靠、快速換流和穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)該方法的裝置，該裝置包括觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路、過流保護(hù)電路、同步信號(hào)檢測(cè)電路、電壓區(qū)間劃分單元、開關(guān)狀態(tài)控制單元和換流控制單元。本發(fā)明基于過渡區(qū)間電壓型兩步換流策略，不需要外加專門的精確檢測(cè)輸入相電壓相對(duì)大小關(guān)系的測(cè)量裝置，解決了輸入相電壓在換區(qū)間時(shí)因測(cè)量不準(zhǔn)確而出現(xiàn)的短路問題，且輸出電壓波形和輸入電流波形不受影響。文檔編號(hào)H02M5/02GK101174798SQ200710168370公開日2008年5月7日申請(qǐng)日期2007年11月16日優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日發(fā)明者必何,佘宏武,樺林,松熊,王興偉申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)