本發(fā)明涉及電力變換
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地，涉及一種有源三次諧波注入矩陣變換器的控制方法。
背景技術(shù)：
：目前，在各式各樣的交-交功率變換器中，間接矩陣變換器是一種新型的有源前端變換器，受到大量學(xué)者的廣泛研究，其具有能輸入輸出正弦電流、輸入側(cè)功率因數(shù)可控、四象限運(yùn)行、無需儲(chǔ)能元件和可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是間接矩陣變換器的整流級和逆變級同步調(diào)制會(huì)帶來窄脈沖等問題，這限制了間接矩陣變換器的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。通過集成無源前端變換器的前端整流器和一部分有源開關(guān)，可以構(gòu)成混合前端變換器?；旌锨岸俗儞Q器繼承了無源前端變換器低開關(guān)損耗和低成本等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于有源開關(guān)的控制，輸入電流質(zhì)量和功率因數(shù)有了明顯改善，因而是一種折中的解決方案。有源三次諧波注入矩陣變換器是一種混合前端變換器。與常規(guī)間接矩陣變換器相比，有源三次諧波注入矩陣變換器雖然開關(guān)數(shù)目有所增加，但卻具有一些常規(guī)間接矩陣變換器所不具備的優(yōu)點(diǎn)。例如在只需能量單向流動(dòng)且負(fù)載功率因數(shù)較高的場合，前端的整流器可以用三相不可控二極管整流器代替，既降低了成本又提高了變換器的可靠性。另外，由于整流器中的開關(guān)可以用僅按工頻切換的半導(dǎo)體器件如可關(guān)斷晶閘管(gateturn-offthyristor,gto)替代，在節(jié)約成本上具有較大的優(yōu)勢。目前對有源三次諧波注入矩陣變換器調(diào)制和控制的討論都是針對三相對稱的輸入工況。當(dāng)三相輸入不平衡時(shí)，按照現(xiàn)有的調(diào)制策略和控制算法勢必造成輸入輸出波形產(chǎn)生畸變。因此，如何提供一種控制方法，能夠在有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入為三相不平衡輸入時(shí)，保證輸入輸出波形質(zhì)量，成為亟待解決的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于，提供一種有源三次諧波注入矩陣變換器的控制方法，以解決現(xiàn)有只針對三相對稱輸入工況的調(diào)制和控制策略在三相輸入不平衡的工況下會(huì)造成輸入輸出波形產(chǎn)生畸變的問題。為了克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，本發(fā)明提供一種有源三次諧波注入矩陣變換器的控制方法，包括：根據(jù)有源三次諧波注入矩陣變換器的第一輸入信息，按照獲取的整流控制規(guī)則，控制調(diào)節(jié)整流輸出；根據(jù)所述有源三次諧波注入矩陣變換器的第二輸入信息，按照獲取的三次諧波注入控制規(guī)則，控制調(diào)節(jié)三次諧波注入電流；根據(jù)所述有源三次諧波注入矩陣變換器的期望輸出，獲取調(diào)制信號(hào)，控制調(diào)節(jié)逆變輸出。其中，所述根據(jù)所述有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入信息，按照獲取的三次諧波注入控制規(guī)則，控制調(diào)節(jié)三次諧波注入電流具體包括：獲取所述有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入功率；根據(jù)所述輸入功率和所述有源三次諧波注入矩陣變換器輸入相電壓的正序電壓分量幅值，以及所述有源三次諧波注入矩陣變換器輸入相電壓的負(fù)序電壓分量幅值，計(jì)算所述有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流的正序電流分量幅值；判斷獲取所處扇區(qū)，根據(jù)所述所處扇區(qū)和所述正序電流分量幅值確定三次諧波注入電流參考值，根據(jù)所述所處扇區(qū)及扇區(qū)與三次諧波注入控制規(guī)則對應(yīng)關(guān)系確定三次諧波注入控制規(guī)則；根據(jù)所述三次諧波注入電流參考值及所述三次諧波注入控制規(guī)則，通過控制所述中間級三次諧波注入電路控制三次諧波注入電流。其中，所述根據(jù)有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入信息，按照獲取的整流控制規(guī)則，控制調(diào)節(jié)整流輸出具體包括：判斷獲取所處扇區(qū)；根據(jù)所述所處扇區(qū)及扇區(qū)與整流控制規(guī)則對應(yīng)關(guān)系確定整流控制規(guī)則，并根據(jù)所述整流控制規(guī)則，通過控制所述前級三相整流電路控制整流輸出。其中，所述基于所述整流輸出和所述三次諧波注入電流，根據(jù)所述有源三次諧波注入矩陣變換器的期望輸出，控制調(diào)節(jié)逆變輸出具體包括：根據(jù)設(shè)定三相期望輸出電壓和零序電壓計(jì)算獲取調(diào)制信號(hào)；根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)和中間直流電壓獲取歸一化調(diào)制信號(hào)；根據(jù)所述歸一化調(diào)制信號(hào)，通過控制所述后級逆變電路控制逆變輸出。其中，所述有源三次諧波注入矩陣變換器包含半橋橋臂開關(guān)和三次諧波注入電感，所述三次諧波注入電感的取值范圍為：其中，uim為前級三相整流電路的輸入相電壓的幅值，λ為紋波系數(shù)，i3rd為三次諧波注入電流參考值的幅值，fs為所述半橋橋臂開關(guān)的開關(guān)頻率，iim為前級三相整流電路的輸入相電流的幅值，ωi為前級三相整流電路的輸入三相交流電角頻率，t為時(shí)間。其中，所述判斷獲取所處扇區(qū)具體包括：根據(jù)有源三次諧波注入矩陣變換器瞬時(shí)三相輸入電壓的大小關(guān)系判斷確定所述所處扇區(qū)。其中，所述瞬時(shí)三相輸入電壓分別為ua、ub和uc，所述判斷確定所述所處扇區(qū)具體包括：若區(qū)間一內(nèi)滿足ua>ub>uc，則確定所述區(qū)間一為扇區(qū)ⅰ；若區(qū)間二內(nèi)滿足ub>ua>uc，則確定所述區(qū)間二為扇區(qū)ⅱ；若區(qū)間三內(nèi)滿足ub>uc>ua，則確定所述區(qū)間三為扇區(qū)ⅲ；若區(qū)間四內(nèi)滿足uc>ub>ua，則確定所述區(qū)間四為扇區(qū)ⅳ；若區(qū)間五內(nèi)滿足uc>ua>ub，則確定所述區(qū)間五為扇區(qū)ⅴ；若區(qū)間六內(nèi)滿足ua>uc>ub，則確定所述區(qū)間六為扇區(qū)ⅵ。其中，所述中間直流電壓的獲取方式包括：通過實(shí)時(shí)采樣三相輸入電壓獲得。其中，所述扇區(qū)與三次諧波注入控制規(guī)則對應(yīng)關(guān)系的設(shè)置準(zhǔn)則包括：不發(fā)生輸入短路、只導(dǎo)通一個(gè)雙向開關(guān)以及與三相電網(wǎng)電壓瞬時(shí)絕對值最小的那一相連接的雙向開關(guān)導(dǎo)通。其中，所述獲取所述有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入功率具體包括：獲取所述有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入電壓和所述有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入電流，根據(jù)所述輸入電壓和所述輸入電流計(jì)算獲取所述輸入功率；或者，通過功率采樣電路采集獲取所述輸入功率。本發(fā)明提供的一種有源三次諧波注入矩陣變換器的控制方法，通過設(shè)置中間級三次諧波注入控制，針對三相輸入不平衡的輸入工況，仍能保證輸入輸出波形質(zhì)量，是對現(xiàn)有只針對三相對稱輸入工況的調(diào)制和控制策略的改進(jìn)，對于保證有源三次諧波注入矩陣變換器的寬范圍適應(yīng)性和魯棒性具有重要意義。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種有源三次諧波注入矩陣變換器的控制方法構(gòu)成示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種有源三次諧波注入矩陣變換器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例一種有源三次諧波注入矩陣變換器工作在扇區(qū)i且能量正向流動(dòng)的等效電路圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例一種有源三次諧波注入矩陣變換器工作在扇區(qū)i且能量反向流動(dòng)的等效電路圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例一種前級整流控制的處理流程圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例一種中間級三次諧波注入控制的處理流程圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例一種后級逆變控制的處理流程圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例一種有源三次諧波注入矩陣變換器的控制流程圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例一種仿真結(jié)果波形示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例一種輸入不平衡工況下有源三次諧波矩陣變換器的輸入和輸出矢量軌跡示意圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。作為本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例提供一種有源三次諧波注入矩陣變換器的控制方法，參考圖1，為本發(fā)明實(shí)施例一種有源三次諧波注入矩陣變換器的控制方法構(gòu)成示意圖，包括：s1，根據(jù)有源三次諧波注入矩陣變換器的第一輸入信息，按照獲取的整流控制規(guī)則，控制調(diào)節(jié)整流輸出。s2，根據(jù)所述有源三次諧波注入矩陣變換器的第二輸入信息，按照獲取的三次諧波注入控制規(guī)則，控制調(diào)節(jié)三次諧波注入電流。s3，根據(jù)所述有源三次諧波注入矩陣變換器的期望輸出，獲取調(diào)制信號(hào)，控制調(diào)節(jié)逆變輸出。具體而言，參考圖2，為本發(fā)明實(shí)施例一種有源三次諧波注入矩陣變換器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：前級三相整流電路1、中間級三次諧波注入電路2和后級逆變電路3。圖中，輸入電源4經(jīng)lc濾波電路5與前級三相整流電路1相連。輸入電源4的三相輸出電壓瞬時(shí)值分別為ua、ub和uc，輸入電源4可以為220v市電電網(wǎng)。其中，lc濾波電路5包括濾波電感l(wèi)f和濾波電容cf。濾波電感l(wèi)f串接在輸入電源4的三相輸出與前級三相整流電路1的三相輸入之間，即濾波電感l(wèi)f一端分別與輸入電源4的三相輸出端連接，另一端分別與前級三相整流電路1的輸入端相連；濾波電容cf一端分別與前級三相整流電路1的輸入端相連，另一端并聯(lián)在一起。同時(shí)，lc濾波電路5的輸出端連接中間級三次諧波注入電路2的輸入端，前級三相整流電路1和中間級三次諧波注入電路2的輸出端并接后接入后級逆變電路3的輸入端。經(jīng)lc濾波電路5濾波后的輸入交流電通過前級三相整流電路1的整流作用，輸出直流電，通過中間級三次諧波注入電路2的補(bǔ)償作用，輸出到后級逆變電路3，后經(jīng)后級逆變電路3的逆變作用輸出交流電。對于步驟s1，具體為，前級三相整流電路1需要對經(jīng)lc濾波電路5濾波后的輸入交流電進(jìn)行整流變換，關(guān)鍵在于對前級三相整流電路1的控制。以有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入信息，至少包括輸入電壓為依據(jù)，獲取整流控制規(guī)則，根據(jù)該整流控制規(guī)則，通過控制前級三相整流電路1調(diào)節(jié)整流輸出直流電。對于步驟s2，具體為，由于中間直流環(huán)節(jié)無儲(chǔ)能電容，有源三次諧波注入矩陣變換器的中間直流電壓瞬時(shí)值為三相輸入線電壓的最大值。平衡輸入下，中間直流電壓為規(guī)則的6脈波波形；不平衡輸入下，中間直流電壓將呈現(xiàn)出不規(guī)則的波形，且直流電壓利用率也會(huì)下降。此時(shí)為保證三相對稱輸出，需要根據(jù)中間直流電壓瞬時(shí)值對后級逆變電路3調(diào)制進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入信息，包括輸入功率和輸入電壓，獲取三次諧波注入電流的參考值；同時(shí)綜合考慮設(shè)定規(guī)則，獲取補(bǔ)償?shù)娜沃C波注入控制規(guī)則，根據(jù)次諧波注入電流的參考值和三次諧波注入控制規(guī)則，通過控制中間級三次諧波注入電路2調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)娜沃C波注入電流。對于步驟s3，具體為，在上述步驟調(diào)節(jié)輸出直流電，并經(jīng)中間三次諧波注入電流的補(bǔ)償作用之后，需要控制后級逆變電路3對補(bǔ)償后的直流電進(jìn)行逆變作用，最終輸出變換交流電。獲取有源三次諧波注入矩陣變換器的期望輸出，對該期望輸出進(jìn)行一定的變換，獲取逆變調(diào)制信號(hào)。根據(jù)該調(diào)制信號(hào)，通過控制后級逆變電路3調(diào)節(jié)逆變輸出，即有源三次諧波注入矩陣變換器的變換輸出。本發(fā)明實(shí)施例提供的有源三次諧波注入矩陣變換器的控制方法，通過設(shè)置中間級三次諧波注入控制，可以在三相輸入不平衡的輸入工況下，避免輸入輸出波形發(fā)生畸變，保證輸入輸出波形質(zhì)量。其中，根據(jù)上述實(shí)施例，圖2中中間級三次諧波注入電路2包含兩個(gè)半橋橋臂開關(guān)sy+和sy-，以及一個(gè)三次諧波注入電感l(wèi)y，三次諧波注入電感l(wèi)y的取值范圍為：其中，uim為前級三相整流電路的輸入相電壓的幅值，λ為紋波系數(shù)，i3rd為三次諧波注入電流參考值的幅值，fs為所述半橋橋臂開關(guān)的開關(guān)頻率，iim為前級三相整流電路的輸入相電流的幅值，ωi為前級三相整流電路的輸入三相交流電角頻率，t為時(shí)間。具體為，以扇區(qū)i(ua>ub>uc)為例，參考圖3，為本發(fā)明實(shí)施例一種有源三次諧波注入矩陣變換器工作在扇區(qū)i且能量正向流動(dòng)的等效電路圖；參考圖4，為本發(fā)明實(shí)施例一種有源三次諧波注入矩陣變換器工作在扇區(qū)i且能量反向流動(dòng)的等效電路圖。三次諧波注入電感l(wèi)y不僅影響了三次諧波注入電流的跟蹤性能，同時(shí)也影響了有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入側(cè)電流波形，因此ly的設(shè)計(jì)和選型至關(guān)重要。為方便設(shè)計(jì)，在輸入平衡狀態(tài)下分析設(shè)計(jì)三次諧波注入電感l(wèi)y。由于半橋橋臂開關(guān)sy+和sy-的高頻動(dòng)作，通過三次諧波注入電感l(wèi)y的電流包含了期望的三次諧波注入電流和與開關(guān)頻率相關(guān)的紋波電流δiy。通常希望紋波電流δiy的最大峰峰值被限制在λi3rd，其中，i3rd為三次諧波注入電流參考值的幅值，λ為紋波系數(shù)。紋波系數(shù)λ用來表征對紋波電流的限制，定義為：式中，δiymax為紋波電流δiy的最大值，λ為紋波系數(shù)，i3rd為三次諧波注入電流參考值的幅值。根據(jù)三次諧波注入矩陣變換器的工作原理，可得紋波電流最大值：式中，δiymax為紋波電流δiy的最大值，uim為輸入相電壓的幅值，fs為中間級三次諧波注入電路2中半橋橋臂開關(guān)的開關(guān)頻率，ly為三次諧波注入電感。綜上可知，三次諧波注入電感l(wèi)y的最小值為：式中，lymin為三次諧波注入電感l(wèi)y的最小值，uim為輸入相電壓的幅值，λ為紋波系數(shù)，i3rd為三次諧波注入電流參考值的幅值，fs為中間級三次諧波注入電路2中半橋橋臂開關(guān)的開關(guān)頻率。假定有源三次諧波注入矩陣變換器工作在能量正向流動(dòng)和單位輸入側(cè)功率因數(shù)下，在扇區(qū)ⅰ，可以得到三次諧波注入電流iy的斜率為：式中，為三次諧波注入電流iy的斜率，iim為輸入相電流的幅值，ωi為輸入三相交流電角頻率，t為時(shí)間。三次諧波注入電感l(wèi)y上能夠產(chǎn)生的最大電流變化率為：式中，為通過三次諧波注入電感l(wèi)y的最大電流變化率，uim為輸入相電壓的幅值，ly為三次諧波注入電感，ωi為輸入三相交流電角頻率，t為時(shí)間。只有當(dāng)上述和滿足時(shí)，才能保證對注入的三次諧波電流有良好的跟蹤性能。所以，三次諧波注入電感l(wèi)y的最大值為：式中，lymax為三次諧波注入電感l(wèi)y的最大值，uim為輸入相電壓的幅值，iim為輸入相電流的幅值，ωi為輸入三相交流電角頻率，t為時(shí)間。在扇區(qū)ⅰ的區(qū)間，上式右邊表達(dá)式是單調(diào)遞增的，且最小取值為0。在ωit過零點(diǎn)附近，ly取值范圍非常小，因此會(huì)不可避免的存在實(shí)際三次諧波注入電流無法跟蹤三次諧波注入電流參考值的區(qū)域，此區(qū)域須被限制在較小的合理范圍內(nèi)以減小三次諧波注入電流的畸變，保證并網(wǎng)電流的質(zhì)量。取ξ為區(qū)域范圍系數(shù)，則三次諧波注入電感l(wèi)y的最大值可以改寫為：式中，lymax為三次諧波注入電感l(wèi)y的最大值，uim為輸入相電壓的幅值，iim為輸入相電流的幅值，ωi為輸入三相交流電角頻率，ξ為區(qū)域范圍系數(shù)。對于其余五個(gè)扇區(qū)，三次諧波注入電感l(wèi)y的取值結(jié)果一致。本實(shí)施例中，考慮到紋波電流的大小和三次諧波注入電感l(wèi)y重量體積的折中，選擇λ＝0.5。同時(shí)為了保證較小的電流畸變率，選取ξ＝0.01。根據(jù)以上各式，代入本實(shí)施例中的電網(wǎng)電壓220v、額定功率1kw和開關(guān)頻率32khz等參數(shù)得到三次諧波注入電感l(wèi)y的取值范圍為2mh≤ly<2.4mh。本實(shí)施例選取電感值為2mh。本發(fā)明實(shí)施例通過計(jì)算推導(dǎo)給出三次諧波注入電感l(wèi)y的取值范圍，能夠有效提高對三次諧波注入電流的跟蹤性能，降低有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入側(cè)電流波形的畸變率。其中，根據(jù)上述實(shí)施例，圖2中前級三相整流電路1包括上橋臂3個(gè)開關(guān)sa+、sb+和sc+以及下橋臂3個(gè)開關(guān)sa-、sb-和sc-，上橋臂開關(guān)sa+、sb+和sc+的d極與直流母線正極相連，s極分別與下橋臂3個(gè)開關(guān)sa-、sb-和sc-的d極相連。下橋臂3個(gè)開關(guān)sa-、sb-和sc-的s極與直流母線負(fù)極相連。三相不平衡輸入電源4輸出交流三相不平衡電流，經(jīng)lc濾波電路5濾波后輸入前級三相整流電路1。通過對前級三相整流電路1中整流開關(guān)sa+、sb+和sc+以及sa-、sb-和sc-的控制，實(shí)現(xiàn)對交流三相不平衡電流的整流作用，輸出6脈波直流電流。于是，上述根據(jù)有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入信息，按照獲取的整流控制規(guī)則，控制調(diào)節(jié)整流輸出的具體處理流程參考圖5，為本發(fā)明實(shí)施例一種前級整流控制的處理流程圖，包括：s11，判斷獲取所處扇區(qū)。具體為，前級三相整流電路1中，按輸入電源4側(cè)三相輸出電壓瞬時(shí)值ua、ub和uc的大小關(guān)系，在時(shí)域上將一個(gè)電網(wǎng)周期分為六個(gè)扇區(qū)，具體劃分規(guī)則為：ua>ub>uc的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)??；ub>ua>uc的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)ⅱ；ub>uc>ua的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)ⅲ；uc>ub>ua的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)ⅳ；uc>ua>ub的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)ⅴ；ua>uc>ub的區(qū)間設(shè)定為扇區(qū)ⅵ。獲取有源三次諧波注入矩陣變換器實(shí)際的瞬時(shí)三相輸入電壓，根據(jù)該實(shí)際的瞬時(shí)三相輸入電壓的大小關(guān)系，對照上述扇區(qū)劃分規(guī)則，判斷確定所述所處扇區(qū)。s12，根據(jù)所述所處扇區(qū)及扇區(qū)與整流控制規(guī)則對應(yīng)關(guān)系確定整流控制規(guī)則，并根據(jù)所述整流控制規(guī)則，通過控制所述前級三相整流電路控制整流輸出。具體為，在不平衡輸入下，前級三相整流電路1各個(gè)二極管的導(dǎo)通角度不再均勻?qū)ΨQ，為防止輸入短路，需要對整流級igbt開關(guān)進(jìn)行組合控制。參考表1，為本發(fā)明實(shí)施例一種扇區(qū)與整流控制規(guī)則對應(yīng)關(guān)系表。表1中所示為前級三相整流電路1中6個(gè)整流開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，其中“1”表示導(dǎo)通，“0”表示關(guān)斷。表1，本發(fā)明實(shí)施例一種扇區(qū)與整流控制規(guī)則對應(yīng)關(guān)系表扇區(qū)sa+sa-sb+sb-sc+sc-ⅰ100001ⅱ001001ⅲ011000ⅳ010010ⅴ000110ⅵ100100對于三相橋式整流電路的開關(guān)切換，同一橋臂上、下兩開關(guān)管不能同時(shí)導(dǎo)通，在任意時(shí)刻只有兩個(gè)開關(guān)管可以同時(shí)導(dǎo)通。每個(gè)扇區(qū)中，上橋臂3個(gè)開關(guān)sa+、sb+和sc+中，對應(yīng)電網(wǎng)電壓瞬時(shí)值最大相的那個(gè)開關(guān)一直導(dǎo)通；下橋臂3個(gè)開關(guān)sa-、sb-和sc-中，對應(yīng)電網(wǎng)電壓瞬時(shí)值最小相的那個(gè)開關(guān)一直導(dǎo)通，其余4個(gè)開關(guān)一直關(guān)斷。本發(fā)明實(shí)施例通過將電網(wǎng)周期進(jìn)行分區(qū)，并建立分區(qū)與整流控制規(guī)則對應(yīng)關(guān)系，方便根據(jù)電網(wǎng)測輸出電壓瞬時(shí)值控制各整流開關(guān)的組合通斷，可以有效避免輸入短路和提高用電效率。其中，根據(jù)上述實(shí)施例，圖2中中間級三次諧波注入電路2包括一個(gè)半橋橋臂以及三個(gè)雙向開關(guān)say,sya、sby,syb和scy,syc。其中半橋橋臂包括兩個(gè)igbt開關(guān)管sy+和sy-，以及一個(gè)三次諧波注入電感l(wèi)y。igbt開關(guān)管sy+的s極和sy-的d極相連接，sy+的d極與直流母線正極相連，sy-的s極與直流母線負(fù)極相連。三次諧波注入電感l(wèi)y的一端與sy+的s極和sy-的d極相連后的中點(diǎn)相連接，另一端與三個(gè)雙向開關(guān)say,sya、sby,syb和scy,syc中sya、syb和syc的d極連接于同一點(diǎn)；三個(gè)雙向開關(guān)say,sya、sby,syb和scy,syc中say、sby、scy的d極分別與前級三相整流電路1的上橋臂開關(guān)sa+、sb+和sc+的s極連接。半橋橋臂兩個(gè)開關(guān)管sy+和sy-互補(bǔ)工作，通過其高頻脈寬調(diào)制控制三次諧波注入電感l(wèi)y的電流跟蹤三次諧波注入電流參考值。三個(gè)雙向開關(guān)say,sya、sby,syb和scy,syc通過合適的開斷切換選擇將準(zhǔn)三次諧波注入到a、b和c中某一相，切換原則是：三個(gè)雙向開關(guān)say,sya、sby,syb和scy,syc始終只有一組可以導(dǎo)通，其他兩組關(guān)斷；導(dǎo)通條件是與輸入電源4三相輸出電壓中瞬時(shí)絕對值最小的那一相連接的開關(guān)導(dǎo)通，此時(shí)該相被注入準(zhǔn)三次諧波電流，其余兩相則沒有。對于前級三相整流電路1輸出的6脈波直流電流，通過控制中間級三次諧波注入電路2中兩個(gè)開關(guān)管sy+和sy-，以及三個(gè)雙向開關(guān)say,sya、sby,syb和scy,syc的通斷及占空比，控制三次諧波注入電流。中間級三次諧波注入電路2中注入電流參考值和中間級三次諧波注入控制的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于三次諧波電流注入控制。由于輸入的不平衡，為了保證輸入電流為正弦，要對注入的三次諧波電流參考值進(jìn)行修改。于是，上述根據(jù)所述有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入信息，按照獲取的三次諧波注入控制規(guī)則，控制調(diào)節(jié)三次諧波注入電流的具體處理流程參考圖6，為本發(fā)明實(shí)施例一種中間級三次諧波注入控制的處理流程圖，包括：s21，獲取所述有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入功率。具體為，有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入功率可以通過功率采樣電路直接采集獲取，也可以根據(jù)采集得到的電壓、電流值經(jīng)計(jì)算間接獲取。其中直接采集獲取的方式為，在有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入側(cè)設(shè)置功率采樣電路，在有功率輸入時(shí)，通過功率采樣電路采集輸入功率p。其中間接獲取方式為，通過在有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入側(cè)設(shè)置電壓采樣電路和電流采樣電路，對有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入電壓和輸入電流進(jìn)行采集，并根據(jù)采集到的輸入電壓和輸入電流計(jì)算獲取輸入功率p。s22，根據(jù)所述輸入功率和所述有源三次諧波注入矩陣變換器輸入相電壓的正序電壓分量幅值，以及所述有源三次諧波注入矩陣變換器輸入相電壓的負(fù)序電壓分量幅值，計(jì)算所述有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流的正序電流分量幅值。具體為，在三相不平衡輸入條件下，三相輸入電壓既包含了正序分量同時(shí)還含有負(fù)序分量，設(shè)其中正序電壓分量的幅值為upm，負(fù)序電壓分量的幅值為unm，且設(shè)電壓不平衡度k＝unm/upm，則可得有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流中正序電流分量的幅值為：式中，ipm為有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流中正序電流分量的幅值，p為有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入功率，k為電壓不平衡度，upm為有源三次諧波注入矩陣變換器輸入中正序電壓分量的幅值。s23，判斷獲取所處扇區(qū)，根據(jù)所述所處扇區(qū)和所述正序電流分量幅值確定三次諧波注入電流參考值，根據(jù)所述所處扇區(qū)及扇區(qū)與三次諧波注入控制規(guī)則對應(yīng)關(guān)系確定三次諧波注入控制規(guī)則。具體為，參考上述實(shí)施例，根據(jù)瞬時(shí)輸入電壓ua、ub和uc的大小關(guān)系判斷所處扇區(qū)?；谏鲜霾襟E中計(jì)算獲取的正序電流分量的幅值，以扇區(qū)ⅰ為例，前級三相整流電路1的輸入端b相電流的開關(guān)周期平均值為其中θp和θn分別為正序電壓分量和負(fù)序電壓分量的初始相位。由于在扇區(qū)ⅰ，選擇三次諧波注入電流參考值其余扇區(qū)與此相似，只需根據(jù)中間級三次諧波注入電路2中三個(gè)雙向開關(guān)導(dǎo)通情況得到三次諧波注入電流參考值在不平衡輸入下，中間級三次諧波注入電路2中各個(gè)雙向開關(guān)的導(dǎo)通角度非均勻?qū)ΨQ，為防止輸入短路，需要對雙向開關(guān)進(jìn)行組合控制。參考表2，為本發(fā)明實(shí)施例一種扇區(qū)與三次諧波注入控制規(guī)則對應(yīng)關(guān)系表。表2中所示為中間級三次諧波注入電路2中3個(gè)雙向開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，其中“1”表示導(dǎo)通，“0”表示關(guān)斷。表2，本發(fā)明實(shí)施例一種扇區(qū)與三次諧波注入控制規(guī)則對應(yīng)關(guān)系表扇區(qū)瞬時(shí)電壓關(guān)系say,syasby,sybscy,sycⅰua>ub>uc010ⅱub>ua>uc100ⅲub>uc>ua001ⅳuc>ub>ua010ⅴuc>ua>ub100ⅵua>uc>ub001在上述判斷獲知所處扇區(qū)之后，根據(jù)所處扇區(qū)，對照表2，確定中間級三次諧波注入電路2中三個(gè)雙向開關(guān)的通斷控制規(guī)則。s24，根據(jù)所述三次諧波注入電流參考值及所述三次諧波注入控制規(guī)則，通過控制所述中間級三次諧波注入電路控制三次諧波注入電流。具體為，根據(jù)上述步驟獲取的三次諧波注入電流參考值，以及對中間級三次諧波注入電路2中三個(gè)雙向開關(guān)的通斷控制規(guī)則，通過pi調(diào)節(jié)三次諧波注入電流，在輸入端加入前饋分量其中，umax、umid和umin分別為整流級輸入三相交流電相電壓瞬時(shí)值的最大值、中間值和最小值。經(jīng)過調(diào)制得到互補(bǔ)開關(guān)管sy+和sy-的占空比。本發(fā)明實(shí)施例通過對注入三次諧波電流的調(diào)節(jié)，補(bǔ)償了三相不平衡輸入，能夠保證輸入電流為正弦，降低輸出畸變率。其中，根據(jù)上述實(shí)施例，圖2中后級逆變電路3包括上橋臂3個(gè)開關(guān)sr+、ss+和st+以及下橋臂3個(gè)開關(guān)sr-、ss-和st-，上橋臂開關(guān)sr+、ss+和st+的d極與直流母線正極相連，s極分別與下橋臂3個(gè)開關(guān)sr-、ss-和st-的d極相連。下橋臂3個(gè)開關(guān)sr-、ss-和st-的s極與直流母線負(fù)極相連。后級逆變電路3的輸出端為開關(guān)sr+、ss+和st+的s極。通過控制逆變開關(guān)sr+、ss+和st+以及開關(guān)sr-、ss-和st-的通斷組合將前級三相整流電路1輸出的6脈波直流電流逆變后與該電路輸出的準(zhǔn)三角波電流相結(jié)合得到符合并網(wǎng)條件的交流電流注入電網(wǎng)。于是，上述基于所述整流輸出和所述三次諧波注入電流，根據(jù)所述有源三次諧波注入矩陣變換器的期望輸出，控制調(diào)節(jié)逆變輸出的具體處理流程參考圖7，為本發(fā)明實(shí)施例一種后級逆變控制的處理流程圖，包括：s31，根據(jù)設(shè)定三相期望輸出電壓和零序電壓計(jì)算獲取調(diào)制信號(hào)。具體為，本實(shí)施例后級逆變控制采用開環(huán)控制的載波調(diào)制策略，設(shè)后級逆變電路3的三相期望輸出電壓分別為ur＝uomcos(ωot)、us＝uomcos(ωot-2π/3)和ut＝uomcos(ωot+2π/3)，則根據(jù)求解調(diào)制信號(hào)其中，i＝r,s,t，uno為零序電壓，uno的定義式為：uno＝-[max(ur+us+ut)+min(ur+us+ut)]/2；式中，uno為零序電壓，ur、us和ut分別為后級逆變電路3的三相期望輸出相電壓。s32，根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)和中間直流電壓獲取歸一化調(diào)制信號(hào)。具體為，通過實(shí)時(shí)采樣三相輸入電壓獲取中間直流電壓upn，基于上述步驟計(jì)算獲取的調(diào)制信號(hào)根據(jù)公式計(jì)算獲取歸一化調(diào)制信號(hào)s33，根據(jù)所述歸一化調(diào)制信號(hào)，通過控制所述后級逆變電路控制逆變輸出。具體為，基于上述步驟計(jì)算獲取的歸一化的調(diào)制信號(hào)根據(jù)公式計(jì)算獲取后級逆變電路3中各個(gè)橋臂的占空比，并根據(jù)所述占空比對后級逆變電路3進(jìn)行調(diào)制，控制逆變輸出。本發(fā)明實(shí)施例以三相期望輸出電壓為依據(jù)，對后級逆變電路3進(jìn)行控制，能夠保證實(shí)際逆變輸出對期望輸出的跟蹤性能。根據(jù)上述實(shí)施例，參考圖8，為本發(fā)明實(shí)施例一種有源三次諧波注入矩陣變換器的控制流程圖。圖中通過對前級三相整流電路1、中間級三次諧波注入電路2和后級逆變電路3的三級控制，將前級三相整流電路1輸出的6脈波直流電流逆變后與該電路輸出的準(zhǔn)三角波電流相結(jié)合得到符合并網(wǎng)條件的交流電流注入電網(wǎng)。當(dāng)三相輸入不平衡時(shí)，按照原有的調(diào)制策略和控制算法勢必導(dǎo)致輸入輸出波形產(chǎn)生畸變。在三相不平衡輸入條件下，三相輸入電壓既包含了正序分量同時(shí)還含有負(fù)序分量。此時(shí)三相輸入電壓可表示如下：式中，ua、ub和uc分別為三相輸入電壓瞬時(shí)值，upm和unm分別為三相輸入電壓正序電壓分量和負(fù)序電壓分量的幅值，θp和θn分別為三相輸入電壓正序電壓分量和負(fù)序電壓分量的初始相位，ωi為輸入三相交流電角頻率，t為時(shí)間。定義電壓不平衡度為：k＝unm/upm，則三相輸入電壓可重寫為：式中，ua、ub和uc分別為三相輸入電壓瞬時(shí)值，upm為三相輸入電壓正序電壓分量的幅值，θp和θn分別為三相輸入電壓正序電壓分量和負(fù)序電壓分量的初始相位，k為電壓不平衡度，ωi為輸入三相交流電角頻率，t為時(shí)間。另外，根據(jù)上述實(shí)施例，在扇區(qū)ⅰ中，前級三相整流電路1的輸入端b相電流的開關(guān)周期平均值為：式中，為前級三相整流電路1輸入端b相電流的開關(guān)周期平均值，ipm為有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流中正序電流分量的幅值，k為電壓不平衡度，θp和θn分別為三相輸入電壓正序電壓分量和負(fù)序電壓分量的初始相位，ωi為輸入三相交流電角頻率，t為時(shí)間。在扇區(qū)ⅰ中，前級三相整流電路1的輸入端a相電流的開關(guān)周期平均值可以表示為：式中，為前級三相整流電路1輸入端a相電流的開關(guān)周期平均值，p為有源三次諧波注入矩陣變換器的輸入功率，ipm為有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流中正序電流分量的幅值，k為電壓不平衡度，θp和θn分別為三相輸入電壓正序電壓分量和負(fù)序電壓分量的初始相位，uac為瞬時(shí)三相輸入電壓a相與c相間線電壓，ubc為瞬時(shí)三相輸入電壓a相與b相間線電壓，ωi為輸入三相交流電角頻率，t為時(shí)間。在扇區(qū)ⅰ中，三相輸入電流滿足因此，前級三相整流電路1輸入端c相電流的開關(guān)周期平均值為：式中，為前級三相整流電路1輸入端b相電流的開關(guān)周期平均值，ipm為有源三次諧波注入矩陣變換器輸入電流中正序電流分量的幅值，k為電壓不平衡度，θp和θn分別為三相輸入電壓正序電壓分量和負(fù)序電壓分量的初始相位，ωi為輸入三相交流電角頻率，t為時(shí)間。由此可以看出，在不平衡輸入下，有源三次諧波注入矩陣變換器的三相輸入電流仍然為正弦。同時(shí)，可以計(jì)算有源三次諧波注入矩陣變換器輸入側(cè)功率為可見輸入側(cè)功率為恒定值。由于輸入電流中同時(shí)包含了正序分量和負(fù)序分量，三相輸入電流的幅值并不相等，相位也不對稱。當(dāng)不平衡度k＝0時(shí)，上述結(jié)果與在平衡輸入狀態(tài)下完全一致，因此平衡對稱輸入工況可以看作是不平衡輸入工況的一種特殊情況，本發(fā)明更具一般性。本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了基于matlab/simulink平臺(tái)的仿真實(shí)驗(yàn)。具體仿真參數(shù)如下：輸入頻率為50hz，輸入電壓正序分量幅值為163v，不平衡度k＝0.15，正序分量的初始相位為θp＝0，負(fù)序分量的初始相位為θn＝π/6，期望輸出電壓幅值為100v，頻率為40hz，阻感負(fù)載為3mh的電感和10ω的電阻。仿真結(jié)果如圖9所示，為本發(fā)明實(shí)施例一種仿真結(jié)果波形示意圖，圖中從上至下展現(xiàn)的依次為三相輸入相電壓、三相輸入相電流、中間直流電壓以及三相輸出線電流的波形。仿真中測量得到的三相輸入電流的幅值分別為5.5a，6.5a和7.1a，總諧波畸變率分別為6.06％，5.29％和6.07％。圖中可見，由于三相輸入電壓的不平衡，變換器的中間直流電壓呈現(xiàn)出不規(guī)則的6脈波形狀，并且每一段持續(xù)的時(shí)間不同。采用本發(fā)明的控制方法，在不平衡輸入下，三相輸出保持正弦對稱且能夠很好地跟蹤期望輸出；同時(shí)三相輸入電流依然呈現(xiàn)正弦形式。但由于包含了負(fù)序基波分量，各相幅值并不相等，相位不再對稱。參考圖10，為本發(fā)明實(shí)施例一種輸入不平衡工況下有源三次諧波矩陣變換器的輸入和輸出矢量軌跡示意圖。圖中輸入電壓us和輸入電流ii的矢量圖形均為橢圓形，說明輸入電壓us和輸入電流ii的各相幅值和相位不再對稱，但波形仍為正弦，這是因?yàn)槿嗖黄胶廨斎腚妷簎s和輸入電流ii中含有負(fù)序分量。有源三次諧波矩陣變換器的輸出電流io的矢量圖形是個(gè)圓，說明在三相不平衡輸入下，通過應(yīng)用本發(fā)明的控制方法，依然可以保證輸出電流的三相對稱，且輸出波形為正弦。最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁12