專利名稱：矩陣變換器的脈寬調(diào)制控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于矩陣變換器或直接變頻器的脈寬調(diào)制控制方法。
背景技術(shù)：
矩陣變換器是一種將在其輸入端的一頻率的AC電壓變換為在其輸出端的不同頻率的AC電壓的電子裝置。矩陣變換器還可以改變輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的相幅和相數(shù)。矩陣變化器包含受脈寬調(diào)制(PWM)控制以在矩陣變換器的輸出端按照單相或多相方式提供電壓的多個(gè)開關(guān)裝置。矩陣變換器中開關(guān)裝置的數(shù)量是輸入線和輸出線中相數(shù)的函數(shù)。PWM改變了在矩陣變換器的輸入和輸出之間開關(guān)的連接，使得局部平均的輸出電壓符合參考電壓。
對(duì)于矩陣變換器的一個(gè)應(yīng)用是控制AC電動(dòng)機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩。在該應(yīng)用中，矩陣變換器接收AC輸入信號(hào)(例如，來自電力設(shè)施的三相信號(hào))并將該輸入信號(hào)變換為具有與AC電動(dòng)機(jī)相配的頻率和振幅的單相或多相輸出信號(hào)。然而，用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的輸出信號(hào)的許多控制算法是非常復(fù)雜的并且消耗了大量的處理器資源。另外，將矩陣變換器并入到電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)通常需要復(fù)雜的控制硬件，這增加了系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及對(duì)包含多個(gè)開關(guān)元件的矩陣變換器的控制。所述矩陣變換器適于接收具有輸入頻率的多相交流(AC)輸入信號(hào)，并且適于產(chǎn)生具有輸出頻率的多相AC輸出信號(hào)。將所述輸入信號(hào)的相整理(sort)為它們的瞬時(shí)電壓振幅的函數(shù)。從輸出參考電壓產(chǎn)生參考信號(hào)，所述輸出參考電壓對(duì)應(yīng)于輸出信號(hào)的每個(gè)相?；谡淼妮斎胄盘?hào)相和參考信號(hào)，對(duì)輸出信號(hào)的每個(gè)相計(jì)算占空比。然后，基于對(duì)輸出信號(hào)的每個(gè)相的占空比產(chǎn)生各自控制其中一個(gè)開關(guān)元件的開關(guān)函數(shù)。

圖1是包含矩陣變換器的電力系統(tǒng)的示意圖，所述矩陣變換器具有多個(gè)開關(guān)元件以及用于操作所述開關(guān)元件的控制器。
圖2A-2C是適于使用在圖1中示出的矩陣變換器中的開關(guān)元件的示意圖。圖3是用于從輸入信號(hào)對(duì)多個(gè)開關(guān)元件產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)的控制器的方框圖。圖4是顯示根椐它們的瞬時(shí)值經(jīng)整理的輸入信號(hào)的圖表。圖5A是用于產(chǎn)生脈寬調(diào)制函數(shù)的三角比專交信號(hào)的圖表。圖5B是由三角比較方法產(chǎn)生的中間開關(guān)函數(shù)的圖表。圖5C是源自中間開關(guān)函數(shù)用于控制矩陣控制器的開關(guān)元件的開關(guān)函數(shù)的圖表。
圖5 D是對(duì)矩陣變換器輸出的相的輸出電壓波形的圖表。
具體實(shí)施方式
圖1是電力系統(tǒng)10的示意性視圖，電力系統(tǒng)IO從電源12以輸入頻率接收多相交流(AC)電并且以輸出頻率向負(fù)栽4是供多相AC電。電力系統(tǒng)10包含LC濾波器20、矩陣變換器22以及矩陣變換器(MxC)控制器24。在示出的實(shí)施例中，電源12為三相電源(包含輸入相R、 S和T),其在矩陣變換
器22的輸入端提供輸入電壓V]、 V2和V3并提供輸入電流i!、 i2和i3。同樣在
該示出的實(shí)施例中，矩陣變換器22向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)14 ^是供包含輸出電壓^ 、v〗和v;和輸出電流/〖、/〗和^的三相電(包4舌U、 V和W相)。
LC濾波器20包含電感器26a、 26b和26c，以及電容器28a、 28b和28c。電感器26a與輸入相R串聯(lián)連接，電感器26b與輸入相S串聯(lián)連接，并且電感器26c與輸入相T串聯(lián)連接。電容器28a跨接輸入相R和S，電容器28b跨^^妄輸入相S和T，并且電容器28c跨接輸入相T和R。 LC過濾器20控制電流水平并防止來自電源12的電壓瞬變。
矩陣變換器22包含開關(guān)元件sn、 s21、 s3]、 s12、 s22、 s32、 s13、 823和833(統(tǒng)稱為s化)。開關(guān)元件Sjk為通過LC濾波器20連接到電源12上的雙向開關(guān)，
6使得在開關(guān)元件Su、 Su和Sn的輸入節(jié)點(diǎn)上接收到輸入電壓力，在開關(guān)元件S21、 S22和S23的輸入節(jié)點(diǎn)上接收到輸入電壓V2,并在開關(guān)元件S31、 S32和S33的輸入節(jié)點(diǎn)上接收到輸入電壓V3。連接開關(guān)元件S 、 S2!和S31的輸出節(jié)點(diǎn)以向電動(dòng)機(jī)14提供輸出電壓V。連接開關(guān)元件S2、 S22和S32的輸出節(jié)點(diǎn)以向電動(dòng)機(jī)14提供輸出電壓V。2,并且連接開關(guān)元件Sn、 S"和S33的輸出節(jié)點(diǎn)以向電
動(dòng)機(jī)14提供輸出電壓^ 。當(dāng)將矩陣變換器22示出在其輸入端接收三相電并在其輸出端提供三相電時(shí)，將會(huì)理解矩陣變換器22能夠適于從具有任意數(shù)量的相的電源12接收電力，并且適于向具有任意數(shù)量的相的電動(dòng)機(jī)14提供電力。
將MxC控制器24連接到各開關(guān)元件s化以提供開關(guān)函數(shù)Sjk，開關(guān)函數(shù)S化操作開關(guān)Sjk以便以輸出頻率向電動(dòng)機(jī)14提供輸出信號(hào)。換句話說，MxC控制器24操作開關(guān)元件&以將來自電源12的輸入信號(hào)的頻率變換為與電動(dòng)機(jī)14相配的輸出頻率。MxC控制器24接收輸入電壓力、巧和V3作為輸入并基于這些輸入產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)Sjk。下面將更加詳細(xì)地描述用來展開開關(guān)函數(shù)的算法。
圖2A-2C是適合于矩陣變換器22中開關(guān)元件Sjk的裝置的示意圖。各裝置在其輸入節(jié)點(diǎn)上接收輸入電壓Vj并在其輸出節(jié)點(diǎn)上提供輸出電壓v:。各裝置受控于由MxC控制器24提供的開關(guān)函數(shù)Sjk及其互補(bǔ)函數(shù)&k。圖2A顯示裝置40，其包含以反并聯(lián)配置方式(發(fā)射極到集電極)進(jìn)行連4姿、具有反相阻斷能力的晶體管42。圖2B顯示裝置44,其包含以共集電極配置方式進(jìn)行連接的晶體管42。裝置44中的各晶體管42以反并聯(lián)配置方式連接到二極管46以在各晶體管42和二極管46之間提供相反的導(dǎo)電性。圖2C顯示裝置48，其包含以共發(fā)射極配置方式進(jìn)行連接的晶體管42。裝置48中的各晶體管42以反并聯(lián)配置方式連接到二極管46,以在各晶體管42和二極管46之間提供相反的導(dǎo)電性。在一些實(shí)施例中，圖2A、 2B和2C中的晶體管42為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。應(yīng)當(dāng)注意裝置40、 44和48僅是示范性的，并且
能夠可控地在兩節(jié)點(diǎn)之間提供雙向開關(guān)的任何裝置可凈皮用作開關(guān)元件Sjk。
裝置40、 44和48中的晶體管42可以受控于脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，脈寬調(diào)制信號(hào)向晶體管42的柵極提供脈沖以控制通過它們的電流?？梢酝ㄟ^開關(guān)函數(shù)Sjk模擬門脈沖，其假設(shè)當(dāng)開關(guān)元件S保關(guān)閉(即，導(dǎo)電)時(shí)值為"1"，
而當(dāng)開關(guān)元件Sjk打開時(shí)值為"0"。如果在矩陣變4灸器22 (例如電感電動(dòng)機(jī)14 )的輸出端設(shè)置電感負(fù)載，則需要其中一個(gè)開關(guān)元件s化在任意給定時(shí)間處于導(dǎo)電狀態(tài)。另外，為了避免在輸入相R、 S和T之間的短路，兩個(gè)開關(guān)元件Sjk不可以同時(shí)導(dǎo)電?？梢詫⑦@些約束表示為
<formula>formula see original document page 8</formula>. (1)
遵循方程式l,對(duì)于給定的k，只有n-l個(gè)獨(dú)立的開關(guān)函數(shù)Sjk。因此，可以將開關(guān)函數(shù)Sjk的數(shù)量從nxm減至(n-l) xm個(gè)開關(guān)函數(shù)。
如圖1中所示，通過控制三個(gè)開關(guān)元件S!k、S2k和S3k產(chǎn)生對(duì)每個(gè)輸出相U、V和W的輸出信號(hào)，所述三個(gè)開關(guān)元件S化、S2k和S3k對(duì)應(yīng)于來自電源12的三
相輸入電。因此，能夠?qū)D1中示出的3x3矩陣變換器22視為三個(gè)變換器，每個(gè)包含三個(gè)輸入相和單個(gè)輸出相，所述單個(gè)輸出相具有基于開關(guān)元件s!、 s2和s3的控制的信號(hào)。來自三相輸入和單相輸出矩陣變換器的輸出電壓v。為
(2)<formula>formula see original document page 8</formula>
在短采樣間隔Ts內(nèi)使用局部平均，并^f叚設(shè)輸入電壓V!、力和V3在采樣間隔
Ts內(nèi)是恒定不變的，則能將方程式2寫為
<formula>formula see original document page 8</formula>( 3 )
其中山、d2和d3是定義為d1; 2,3=1\ 2,3/Ts的占空比函數(shù)。Ts是時(shí)間間隔T\ 、
T2和T3 (分別對(duì)應(yīng)于開關(guān)元件Sp S2和S3是導(dǎo)通的時(shí)間)的總和，而v。是局
部平均的輸出電壓。因此，根據(jù)占空比可以將方程式1表示為<formula>formula see original document page 8</formula>( 4 )
其中0S山，d2， d《l。方程式4顯示由于能從兩個(gè)已知的占空比函數(shù)計(jì)算獲得
第三個(gè)占空比函數(shù)，因此輸出電壓v。是兩個(gè)占空比函數(shù)的函數(shù)。 占空比函數(shù)d!、 (12和(13不但可以用于控制輸出電壓v。，而且可以用于提
供附加標(biāo)準(zhǔn)，所述附加標(biāo)準(zhǔn)與在一個(gè)采樣間隔中特定輸入相上的輸出電流i。
的分布有關(guān)。具體地，輸入電流i!、 i2和i3與輸出電流i。的關(guān)系在于<formula>formula see original document page 8</formula>5 )
可以選擇從輸出電流i0到輸入電流ii 、 i2 和i3的兩個(gè)局部平均貢獻(xiàn)之比以符合期望的相移輸入電壓Vp V2和V3之比以控制位移因數(shù)。通過將電流分布因數(shù)
cc 1入到占空比函數(shù)能將此實(shí)現(xiàn)，其中可以將電流分布因數(shù)a定義為
a = ii = ^i = 4, (6)
其中電壓v;和v;為相角參考電壓。電壓v;和v;可以由鎖相環(huán)路(PLL)系統(tǒng)
產(chǎn)生，從而使它們分別處于具有輸入電壓V2和V3的相。
為了將未知的占空比的數(shù)量從3減至2，可以將方程式4表示為^=1-，并替代入方程式3:
V。 - v, = t/2(v2 -巧)+ (/3(卩3. (7)
此外，可以將方程式6表示為d2=c^3,并替代入方程式7并且進(jìn)行重寫以提供對(duì)^的表達(dá)式
當(dāng)所計(jì)算的^滿足輸出電壓和輸入功率因數(shù)要求時(shí)，可以從方程式4和7反推計(jì)算剩下的占空比函數(shù)A和c/2。
圖3是用于產(chǎn)生對(duì)開關(guān)元件Si、 S2和S3的開關(guān)函數(shù)Sp S2和S3的MxC
控制器24部分(被稱作MxC控制器部分24a)的方框圖。MxC控制器部分24a是產(chǎn)生符合以上概述約束的開關(guān)函數(shù)之系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。MxC控制器部分24a包含鎖相環(huán)路(PLL)模塊50、線性擴(kuò)展器模塊52、信號(hào)極性模塊54、電平轉(zhuǎn)移4莫塊56、整理模塊(sortingmodule) 60、占空比4莫塊62、脈寬調(diào)制(PWM)模塊64和去復(fù)用模塊66。 MxC控制器部分24a的各模塊可以以硬件、軟件、固件或者它們的組合形式實(shí)現(xiàn)。為了給MxC控制器24的所有三個(gè)輸出相U、 V和W提供輸出信號(hào)，可以將三個(gè)MxC控制器部分24a并聯(lián)到來自電源12的輸入相。
PLL模塊50在其輸入端接收輸入電壓vp V2和v3并向線性擴(kuò)展器52提供輸出參考電壓vf、 vf和vf。線性擴(kuò)展器模塊52基于輸出參考電壓v卜v;和v〖和零序信號(hào)^向信號(hào)極性模塊54提供信號(hào)70。信號(hào)極性模塊54基于來自線性擴(kuò)展模塊52的信號(hào)和來自占空比模塊62的極性信號(hào)po/向電平轉(zhuǎn)移模塊56提供信號(hào)72。電平轉(zhuǎn)移模塊56產(chǎn)生修正的輸出參考電壓Av廣、Avf和△ ，并將這些修正的輸出參考電壓的其中 一個(gè)作為輸入提供給占空比模
9塊62。
整理才莫塊60也在其輸入端接收輸入電壓V！ 、 v2和v3并在其輸出端產(chǎn)生整
理的電壓信號(hào)Vmin、 V皿d和Vmax，并且向去復(fù)用才莫塊66提供解碼信號(hào)。占空比
模塊62從整理的電壓信號(hào)Vmin、 V皿d和Vmax產(chǎn)生占空比信號(hào)dmin、 dmid和dmax。 PWM模塊64從占空比信號(hào)dmin、 (Ud和(Ux產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)Smin、 Smld和Smax， 并且去復(fù)用模塊66基于開關(guān)函數(shù)Smln、 Snud和Smax以及來自整理模塊60的解 碼信號(hào)提供輸出開關(guān)函數(shù)Si、 S2和S3。
整理才莫塊60接收輸入電壓力、V2和V3，并將它們整理為它們的瞬時(shí)電壓 振幅的函數(shù)。整理輸入電壓V" V2和V3，使得Vmax是具有最高振幅的輸入相， Vmh是具有最低振幅的相，而V皿d是具有介于Vmax和Vmm之間振幅的相。在整 理模塊60的輸出端和占空比模塊62的輸入端提供信號(hào)Vmax、 VmW和Vmin。整
理模塊60還向去復(fù)用模塊66提供解碼信號(hào)，去復(fù)用模塊66使整理的輸入電
壓Vmh、 Vmid和Vmax與它們的起源的輸入電壓Vp V2和V3相關(guān)聯(lián)。
PLL模塊50還在其輸入端接收輸入電壓力、v2和v3并在其輸出端產(chǎn)生輸 出參考電壓v。 v〖'和v。輸出參考電壓v。 vf和vr為鎖相的且分別具有
輸入電壓力、V2和V3。向擴(kuò)展輸出參考電壓vr、 <和vr的線性度的線性擴(kuò)
展器模塊52提供輸出參考電壓v。 vf和vf。通過增加具有特定波形和振幅
的零序信號(hào)vzs可以擴(kuò)展輸出參考電壓vf、 vf和vr的線性度，以減少輸出參
考電壓vr、 Vf和vf的峰值。在一些實(shí)施例中，零序信號(hào)Vzs是輸出參考電壓
<、vf和vf其中一個(gè)的第三次諧波。通過適當(dāng)選擇零序信號(hào)vzs，輸出參考 電壓<、《和vf的線性度能以2/V^或高達(dá)15.4。/。的因數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。
在已經(jīng)將零序信號(hào)Vzs增加到輸出參考電壓<*、 Vf和vf后，向極性模塊
54提供信號(hào)70。極性模塊54接收來自占空比模塊62的極性信號(hào)/w/,該信
號(hào)的值在整理的輸入電壓Vmid為零或?yàn)檎禃r(shí)為'T，，而在整理的輸入電壓Vmid
為負(fù)值時(shí)為"-r，。通過確保滿足以上所列出的標(biāo)準(zhǔn)os《，的極性信號(hào)
/ o/放大來自線性擴(kuò)展器52的信號(hào)。
圖4是闡明整理的輸入電壓Vmin、 Vmid和Vmax與極性信號(hào)po/之間關(guān)系的 圖表。將輸入電壓Vp V2和V3對(duì)時(shí)間繪圖，并且輸入電壓V!、 V2和V3為相對(duì)
于彼此以約120。進(jìn)行平移的相。線po/顯示極性信號(hào)/ o/的值隨著具有中振幅的輸入電壓極性變化而進(jìn)行變化。例如，在瞬時(shí)時(shí)間Tinst，整理模塊60整理
豐lr入電壓V" V2和V3， 1吏^尋(V" V2， V3}={vmin， Vmid, Vmax}，并且由于Vmi幺O，
因此極性信號(hào)po/具有值； o/=l 。
返回參考圖3，極性模塊54向電平轉(zhuǎn)移模塊56提供極性調(diào)整的輸出參考 電壓<、 <和< (即，信號(hào)72)。電平轉(zhuǎn)移模塊56縮放并移動(dòng)信號(hào)，以提 供具有振幅分別高達(dá)輸入電壓v。 V2和V3約86,6%的修正的輸出電壓v廣、vf* 和vf。將修正的輸出參考電壓Av廣、Avf和Avf的其中一個(gè)提供給占空比 模塊62用于計(jì)算占空比函數(shù)d,、 d2和ds。
占空比模塊62接收整理的輸入電壓 和vmax以及修正的輸出參
考電壓V廣、Vf和vr的其中一個(gè)，并且產(chǎn)生占空比d她、d扁和dn^。根據(jù)下
表計(jì)算對(duì)采樣間隔Ts的占空比。信號(hào)v:、 v:和v^分別為鎖相的整理輸入
參考電壓V幽、V福和Vm狀，OC為上述的電流分布因數(shù)，而AF。是由電平轉(zhuǎn)移模
塊56向占空比模塊62提供的參考信號(hào)。
表l如果v^^0,^/ = l如果、,w <0,/7o/=-1
^ = K max △ 「o = — V .△ K =v — V ^ "'1 max a = V K mm "r\ max /
△ F, = V — V . ^ =AT,， ^ = ，《W — A"/i r max nun 《=",,《="《，=《
《in "max "A(in =《 "脆
在計(jì)算了占空比函數(shù)(Un、 cUd和d,腦后，PWM模塊64產(chǎn)生調(diào)制函數(shù)《
和^"'，它們是占空比函數(shù)dmin、 (Ud和dm^的函數(shù)。在一些實(shí)施例中， "r-"m^+4a, ( l+" ) fiUx且《=^max。 PWM模塊64將調(diào)制函數(shù)《和w「與已
知頻率的三角載波信號(hào)進(jìn)行比較，以對(duì)開關(guān)元件Sl、 S2和S3產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)。
圖5A是顯示三角載波信號(hào)vtri的圖表，其具有繪制在該圖表上的占空比函數(shù)
dmin 、 dmid和d麗以及調(diào)制函數(shù)《和< o
11調(diào)制函數(shù)《和M與三角載波信號(hào)Vtri的比較產(chǎn)生了中間開關(guān)函數(shù)S':和 S^。圖5B是顯示對(duì)中間開關(guān)函數(shù)S':和SL波形的圖表。當(dāng)三角載波信號(hào)Vtri小于《時(shí)，中間開關(guān)函數(shù)S'乙具有邏輯值'T，，而在其它所有情況下邏 輯值為"0"。當(dāng)三角載波信號(hào)Vtri小于w;"時(shí)，中間開關(guān)函數(shù)S':具有邏輯值"1"，而在其它所有情況下邏輯值為"0"。圖5 c是源自中間開關(guān)函數(shù)S L和S L的開關(guān)函數(shù)Smin 、 Smid和Smax的圖表。開關(guān)函數(shù)Smin、 Smid和S腿如下導(dǎo)出可以將邏輯門連接到傳統(tǒng)的三角比較硬件上，以從中間開關(guān)函數(shù)s;^和s':產(chǎn) 生開關(guān)函It smin 、 smid和smax。然后，向去復(fù)用模塊66提供開關(guān)函數(shù)S幽、Smid和S咖x，去復(fù)用模塊66基于由分類程序塊60提供的解碼信號(hào)使開關(guān)函數(shù)Smin、 S福和S咖x與開關(guān)元 件Si、 S2和S3相關(guān)聯(lián)。因此，向開關(guān)元件Si提供開關(guān)函數(shù)Sp向開關(guān)元件S2提供開關(guān)函數(shù)S2,并向開關(guān)元件S3提供開關(guān)函數(shù)S3。圖5D是當(dāng)vmid^0時(shí)由分別控制開關(guān)元件S。
S2和S3的開關(guān)函數(shù)S卜S2和S3所產(chǎn)生的波形圖表。對(duì)MxC控制器部分24a的輸出電壓v。是vmin、 Vmid和v匪的局部平均貢獻(xiàn)(locally averaged contribution )?？傊景l(fā)明涉及包含多個(gè)開關(guān)元件的矩陣變換器的控制。所述矩陣變 換器適于接收具有輸入頻率的多相交流(AC)輸入信號(hào)，并且適于產(chǎn)生具有 輸出頻率的多相AC輸出信號(hào)。將這些輸入信號(hào)的相整理為它們的瞬時(shí)電壓振 幅的函數(shù)。從對(duì)應(yīng)于輸出信號(hào)各相的輸出參考電壓產(chǎn)生參考信號(hào)。基于整理 的輸入信號(hào)相以及參考信號(hào)為輸出信號(hào)的每個(gè)相計(jì)算占空比。然后，基于對(duì) 輸出信號(hào)的每個(gè)相的占空比，產(chǎn)生各控制其中一個(gè)開關(guān)元件的開關(guān)函數(shù)。盡管已參考優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn) 識(shí)到在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行許多 改變。1權(quán)利要求
1、一種用于控制包含多個(gè)開關(guān)元件的矩陣變換器的方法，所述矩陣變換器適于接收具有輸入頻率的多相交流(AC)輸入信號(hào)并且適于產(chǎn)生具有輸出頻率的多相AC輸出信號(hào)，所述方法包括將所述輸入信號(hào)的相整理為所述輸入信號(hào)相的瞬時(shí)電壓振幅的函數(shù)；從對(duì)應(yīng)于所述輸出信號(hào)的每個(gè)相的輸出參考電壓產(chǎn)生參考信號(hào)；基于整理的輸入信號(hào)相和所述參考信號(hào)為所述輸出信號(hào)的每個(gè)相計(jì)算占空比；以及基于對(duì)所述輸出信號(hào)的每個(gè)相的占空比產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)，其中每個(gè)開關(guān)函數(shù)控制所述開關(guān)元件的其中一個(gè)。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中整理所述輸入信號(hào)的相包括使每個(gè)所 述整理的輸入信號(hào)相與其來源于的所述輸入信號(hào)相相關(guān)聯(lián)。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，所述方法還包括基于所述整理的輸入信號(hào)相與起源的所述輸入信號(hào)相之間的聯(lián)系，使每 個(gè)所述開關(guān)函數(shù)與開關(guān)元件相關(guān)聯(lián)。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中產(chǎn)生所述參考信號(hào)包括向每個(gè)所述輸出參考電壓增加零序信號(hào)以提供修正的輸出參考電壓；以及選擇所述修正的輸出參考電壓的其中 一個(gè)作為所述參考信號(hào)。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其中增加所述零序信號(hào)包括選擇所述零序 信號(hào)以將所述開關(guān)函數(shù)的線性度擴(kuò)展約15.4%。
6、 如權(quán)利要求4所述的方法，其中產(chǎn)生所述參考信號(hào)還包括在增加所述 零序信號(hào)后縮放并移動(dòng)所述輸出參考電壓信號(hào)以提供輸出信號(hào)電壓，所述輸 出信號(hào)電壓具有相應(yīng)的輸入信號(hào)電壓約86.6%的振幅。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)包括 基于對(duì)所述輸出信號(hào)的每個(gè)相的占空比計(jì)算調(diào)制函數(shù)； 將所述調(diào)制函數(shù)與三角比較信號(hào)進(jìn)行比較；以及 基于所述調(diào)制函數(shù)與所述三角信號(hào)之間的比較產(chǎn)生所述開關(guān)函數(shù)。
8、 一種用于控制包含多個(gè)開關(guān)元件的矩陣變換器的方法，所述矩陣變換器適于接收具有輸入頻率的交流(AC)輸入信號(hào)，所述輸入頻率具有相電壓 力、v2和v3，并且所述矩陣變換器適于產(chǎn)生具有輸出頻率的多相AC輸出信號(hào)， 所述方法包括將豐lT入相電壓Vi、 V2和V3整理作為它們的瞬時(shí)4展幅的函數(shù), <吏得 具有最高振幅的所述輸入相電壓，Vmin是具有最低振幅的所述輸入相電壓，以 及Vmid是具有介于V皿和Vmin之間的振幅的所述輸入相電壓；從對(duì)應(yīng)于所述輸出信號(hào)的每個(gè)相的輸出參考電壓產(chǎn)生參考信號(hào)； 分別基于輸入相電壓Vmm、 Vmld和Vmax以及所述參考信號(hào)計(jì)算占空比dmm、 dmid和dmax，基于對(duì)每個(gè)輸出信號(hào)相的占空比dmin、 dmid和dmax計(jì)算調(diào)制函數(shù)； 將所述調(diào)制函數(shù)與三角比較信號(hào)進(jìn)行比較；以及 基于所述調(diào)制函數(shù)和所述三角比較信號(hào)之間的比較產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)smin、Smid和Smax，其中開關(guān)函數(shù) 中的每一個(gè)控制與輸出相相關(guān)聯(lián)的所述開關(guān)元件的其中一個(gè)。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中整理相V、V2和V3包括使Vm虹、Vmd 和Vmm中的每一個(gè)與其來源于的所述輸入相電壓力、V2和V3的其中一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，所述方法還包括基于整理的相電壓Vmax、 Vnud和Vmin與輸入相電壓V!、 V2和V3之間的聯(lián) 系使開關(guān)函數(shù)Smm、 Smid和Smax中的每一個(gè)與開關(guān)元件相關(guān)聯(lián)。
11、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中產(chǎn)生參考信號(hào)包括如果Vmid在對(duì)應(yīng) 于所述輸出相的所述輸入相上為負(fù)值，則隨著輸出相被反轉(zhuǎn)而反轉(zhuǎn)所述輸出 參考電壓的極性。
12、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中產(chǎn)生所述參考信號(hào)包括 向每個(gè)所述輸出參考電壓增加零序信號(hào)以提供修正的輸出參考電壓；以及選擇所述修改的輸出參考電壓的其中 一個(gè)作為所述參考信號(hào)。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中增加所述零序信號(hào)包括選擇所述零序信號(hào)以將所述開關(guān)函數(shù)的線性度擴(kuò)展約15.4%。
14、 一種用于控制包含多個(gè)開關(guān)元件的矩陣變換器的系統(tǒng)，所述矩陣變換器適于接收具有輸入頻率的多相交流(AC)輸入信號(hào)并且適于產(chǎn)生具有輸出頻率的多相AC輸出信號(hào)，所述系統(tǒng)包括整理模塊，其被配置成將所述輸入信號(hào)的相整理為所述輸入信號(hào)相的瞬時(shí)電壓l展幅的函數(shù)；參考信號(hào);f莫塊，其被配置成從對(duì)應(yīng)于所述輸出信號(hào)的每個(gè)相的輸出參考電壓產(chǎn)生參考信號(hào)；占空比模塊，其用于基于所述整理的輸入信號(hào)相和所述參考信號(hào)為所述輸出信號(hào)的每個(gè)相計(jì)算占空比；以及開關(guān)函數(shù)模塊，其被配置成基于對(duì)所述輸出信號(hào)的每個(gè)相的占空比產(chǎn)生開關(guān)函數(shù)，其中每個(gè)開關(guān)函數(shù)控制所述開關(guān)元件的其中一個(gè)。
15、 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述整理模塊被配置成使每個(gè)所述整理的輸入信號(hào)相與其來源于的所述輸入信號(hào)相關(guān)聯(lián)。
16、 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)函數(shù)^t塊包含去復(fù)用模塊，其被配置成基于所述整理的輸入信號(hào)相的聯(lián)系整理所述開關(guān)函數(shù)，所述整理的輸入信號(hào)相來自所述整理對(duì)莫塊。
17、 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)函數(shù)才莫塊^C配置成基于所述占空比計(jì)算調(diào)制函數(shù)，并被配置成將所述調(diào)制函數(shù)與三角比較信號(hào)進(jìn)行比較以產(chǎn)生所述開關(guān)函數(shù)。
18、 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)函數(shù)才莫塊;波配置成向每個(gè)所述輸出參考電壓增加零序信號(hào)以提供修正的輸出參考電壓，并被配置成選擇所述修正的輸出參考電壓的其中 一個(gè)作為所述參考信號(hào)。
19、 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述零序信號(hào)將所述開關(guān)函數(shù)的線性度擴(kuò)展約15.4%。
全文摘要
一種矩陣變換器包含多個(gè)開關(guān)元件，并且適于接收具有輸入頻率的多相交流(AC)輸入信號(hào)和適于產(chǎn)生具有輸出頻率的多相AC輸出信號(hào)。將輸入信號(hào)的相整理為它們的瞬時(shí)電壓振幅(60)的函數(shù)。從對(duì)應(yīng)于輸出信號(hào)(56)的每個(gè)相的輸出參考電壓產(chǎn)生參考信號(hào)。基于整理的輸入信號(hào)的相和參考信號(hào)(62)為輸出信號(hào)的每個(gè)相計(jì)算占空比。然后，基于對(duì)輸出信號(hào)(64、66)的每個(gè)相的占空比產(chǎn)生各自控制其中一個(gè)開關(guān)元件的開關(guān)函數(shù)。
文檔編號(hào)H02M5/02GK101675580SQ200780052999
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
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