【摘要】 針對電流控制型矩陣變換器自身的特點，提出了一種抑制共模電壓控制策略。通過細分輸入6區(qū)間，合理選擇零矢量和適當(dāng)調(diào)整開關(guān)順序，使電流控制型矩陣變換器共模電壓的峰值下降了33.3%，有效值降低了50%以上，高頻頻譜也得到了抑制。仿真和實驗結(jié)果證明了該控制方法的可行性和正確性。

【關(guān)鍵詞】 共模電壓 矩陣變頻器 電流滯環(huán)控制 空間矢量 調(diào)制策略

矩陣變頻器（Matrix Converter，MC）是一種強迫換流直接型交交（AC-AC）變頻器，它的優(yōu)點如下：可以任意的改變輸出電壓的幅值和頻率，并且能提供正弦的電壓電流，可以實現(xiàn)能量的雙向流動，同時可以改變輸入電流的相位角，調(diào)節(jié)電網(wǎng)端的功率因數(shù)，相對于雙向PWM裝置沒有了直流環(huán)節(jié)，減小了體積，重量減輕等等[1-3]。3行3列 矩陣變頻器是一種由九個雙向可控開關(guān)組成的矩陣列，由于要受到控制策略和開關(guān)器件的性能的影響，共模電壓是不可避免的出現(xiàn)在輸出電壓中。一般來說，輸出的共模電壓是高頻分量，高頻的共模電壓與大地之間產(chǎn)生漏電流同時也會產(chǎn)生高頻電磁干擾（EMI），會對周圍的電器設(shè)備產(chǎn)生不良的影響，漏電流也會對自身設(shè)備造成毀壞。因此要抑制共模電壓。本文對矩陣變頻器抑制共模電壓的策略進行詳細闡述，同時控制輸出電流，采取輸出電流滯環(huán)控制，理論上將矩陣變頻器等效成虛擬整流和虛擬逆變兩個環(huán)節(jié)串聯(lián)，用雙空間矢量的調(diào)制策略同時合理的運用零矢量和合理安排開關(guān)順序來抑制共模電壓，這種控制策略可以有效的降低共模電壓并且具有電流可控制的特點[4-5]。

一、共模電壓的產(chǎn)生機理

共模電壓是在電機與逆變器之間的回路形成的電壓。ZL機中性點與大地之間的電阻，UA、UB和UC是變頻器輸出電壓，r和L分別是電機的等效電阻和電感，其中輸入是三相對稱電路。

由于矩陣變頻的開關(guān)組合多種多樣，不同的組合對應(yīng)著輸入與輸出之間的關(guān)系，所以輸入與輸出的連接關(guān)系直接影響著共模電壓的幅值。MC具有27種開關(guān)狀態(tài)，這些開關(guān)狀態(tài)一共可以分為三大類。若每一個輸入對應(yīng)著不同的輸出，這類開關(guān)產(chǎn)生的電壓矢量叫做旋轉(zhuǎn)矢量。若有兩個輸出端同時接到同一個輸入端，該類開關(guān)產(chǎn)生的電壓矢量為固定矢量。如三個輸出端接到同一個輸入端，該類開關(guān)產(chǎn)生的電壓矢量為零矢量。每一類開關(guān)矢量產(chǎn)生的共模電壓的幅值是不同的?？梢约僭O(shè)輸入電壓的幅值為Uin則產(chǎn)生零矢量的共2.1輸出電流控制策略。

運用電流滯環(huán)比較控制策略動態(tài)跟蹤輸出電流，并且不斷的用實際輸出電流與理想輸出電流進行比較得出誤差，并且對誤差進行控制。由于本文將MC等效成虛擬的整流環(huán)節(jié)和逆變環(huán)節(jié)串聯(lián)，所以不存在旋轉(zhuǎn)矢量開關(guān)狀態(tài)。而滯環(huán)電流控制指的就是控制虛擬逆變器的輸出電流。

二、零矢量補償控制

當(dāng)MC產(chǎn)生零矢量時，虛擬直流環(huán)節(jié)的電流為零從而導(dǎo)致輸入端的電流也為零，同時根據(jù)矩陣變換器的工作原理可知輸出電流逐步減小，因此共模電壓也相應(yīng)的降低。可以用零矢量來補償滯環(huán)電流控制，當(dāng)輸出電流高于給定電流上界時，可以用零矢量降低電流的絕對值，前面分析可知，用相控整流時不可避免的出現(xiàn)輸入電流在控制周期中有兩段為零，采用虛擬電流空間矢量控制時就不會出現(xiàn)上述情況。

電流滯環(huán)控制加上零矢量的合理選擇，可以改善輸入電流的波形提高網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)，同時還可以降低高頻分量。

三、結(jié)論

用雙空間矢量的調(diào)制策略同時合理的運用零矢量和合理安排開關(guān)順序來抑制共模電壓，這種控制策略可以有效的降低共模電壓并且具有電流可控制的特點，可以實現(xiàn)能量的雙向流動，同時可以改變輸入電流的相位角，調(diào)節(jié)電網(wǎng)端的功率因數(shù)，相對于雙向PWM裝置沒有了直流環(huán)節(jié)，減小了體積，重量減輕等等。

參 考 文 獻

[1] 何必，林樺. 電流控制型矩陣變換器抑制共模電壓控制策略[J]. 中國電機工程學(xué)報. 2007（25）

[2] 陳希有，叢樹久，陳學(xué)允. 雙電壓合成矩陣變換器特性與電壓扇 區(qū)的關(guān)系分析[J]. 中國電機工程學(xué)報

[3] 張超，于巖. SVPWM 逆變器輸出電壓諧波分析. 煤礦機械. 第32 卷第06 期