一种用于三相高频链矩阵式逆变器的SPWM方法

摘要：高频链矩阵式逆变器(High Frequency Link Matrix Inverter，简称HFLMI)是一类可实现直流侧与交流侧电气隔离的高功率密度变换器，针对矩阵式逆变器的双向开关特征，运用解结耦分析思想，研究了一种新的适用于三相HFLMI的解结耦正弦脉宽调制(SPWM)策略。阐述了所提方案的基本控制思路，详细分析了在前级逆变器高频开关工作周期内高频链逆变电路的工作模态，给出实验结果。相关工作验证了解结耦SPWM的可行性与有效性。
关键词：逆变器；高频链；矩阵；正弦脉宽调制

1 引言
高频链逆变器可以实现电气隔离，进行电压型逆变的单级降压及升压变换，具有重量轻体积小的突出特点，受到广泛重视。按电路结构，高频链逆变器可分为两种，即DC／DC变换型(DC-HFAC-DC-LFAC，其中，HF：high frequency；LF：lowfrequency)和矩阵变换型(DC—HFAC-LFAC)。
这里针对三相HFLMI，研究了一种新的解结耦SPWM控制方法，最后通过实验证明了该方法的可行性。

2 解结耦SPWM策略与控制逻辑
2．1 三相HFLMI拓扑
图1示出三相输出型高频链单相／三相矩阵式逆变器拓扑。以该拓扑中间的高频变压器初次级界定高频链矩阵式逆变电路前后级，初级为前级DC／HFAC高频逆变电路，产生高频带有死区的交流方波；次级为后级HFAC／LFAC矩阵变换电路，将高频交流方波变换为工频正弦波输出。

2．2 解结耦思路及实现逻辑
解结耦是解耦和结耦两者的组合简称。“解耦”从两方面入手，其一，将交流电源一分为二成直流电源，即视高频交流为两个极性相反周期互补的高频直流脉波电源；其二，将矩阵变换器一分为二成常规逆变器。

“结耦”是将适合于传统逆变器的调制信号按照一定逻辑重新处理和组合起来，具体如图2a所示。图中，ugVpaH，ugVpaL及ugVnaH，ugV naL为正负组逆变器的IGBT驱动信号；usH，usL为逻辑电路的输入，up05，un05为与usH，usL同步的方波信号。图2b为矩阵变换器a相桥臂触发信号合成，图中uc，um分别为载波和调制波；uH，uL分别为变压器前级逆变的驱动信号。此信号的生成过程简单、无需输出电流极性的检测与判断，且可实现逆变器软开关运行。