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1、10申请公布号CN104158153A43申请公布日20141119CN104158153A21申请号201410190183822申请日20140507H02H7/12200601G01R19/165200601G01R19/1420060171申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区西郊羊牯塘72发明人郭有贵郭宇邓文浪潘东卿刘中坚74专利代理机构北京科亿知识产权代理事务所普通合伙11350代理人汤东凤54发明名称一种提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法57摘要本发明公开了一种提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法，包括过流电压上下限设置时，通过一个跟随器进行输出，在输出端。
2、，连接数字电路逻辑门电路；三相电流方向检测电路在反相器电路的输出端连接两个反并联的二极管，当电流由正过零时，第一个二极管导通，将零点电位箝位在导通压降上；当电流由负过零时，第二个二极管导通，也将零点箝位在导通压降上；矩阵变换器四步换流的电路包括三相输入电流的过流检测电路和三相电流方向检测电路。本发明避免了零点附近电压过低造成的电流方向判断失误和实际电流值接近参考时由于参考电压波动而造成判断失误；过流检测输出端连接数字电路逻辑门电路，提高了电路的抗干扰能力。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图3页10申请公布号。
3、CN104158153ACN104158153A1/1页21一种提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法，其特征在于，该提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法包括三相输出电流的过流检测电路，当任意一相或两相或三相过流时，在输出端输出低电平，同时发光二极管发光报警，过流信号输入四步换流模块，封锁全部驱动信号输出；过流电压上下限设置时，通过一个跟随器进行输出，在输出端，连接数字电路逻辑门电路；三相电流方向检测电路在反相器电路的输出端连接两个反并联的二极管，当电流由正过零时，第一二极管导通，将零点电位箝位在导通压降上；当电流由负过零时，第二二极管导通，也将零点箝位在导通压降上。2如权利要求1所。
4、述的提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法，其特征在于，矩阵变换器四步换流的电路包括三相输出电流的过流检测电路和三相电流方向检测电路。3如权利要求2所述的提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法，其特征在于，三相输出电流的过流检测电路的具体连接为电路的输入端1、3、4分别连接地、15V、15V电源为运算放大器供电；电路的输入端1、4分别连接地、15V电源为比较器供电；电路的输入端5连接5V电源为与门电路和RS触发器供电，同时为二极管提供箝位电压，作为比较器输出的过压保护，还连接到RS触发器的置位端/S2，以屏蔽该置位功能；电路的输入端2连接电流传感器输出的三相交流电流；左边取出的正负电流。
5、指令值分别连接到比较器的7脚和4脚；整个电路的输出信号即RS触发器的输出信号过流检测信号和地分别通过连接器连接到四步换流模块的过流信号输入端和地，作为重要的输入信号之一。4如权利要求2所述的提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法，其特征在于，三相输出电流方向检测电路的具体连接为电路的输入端1、3、4分别连接地、15V、15V电源为运算放大器供电；电路的输入端1、4分别连接地、15V电源为比较器供电；电路的输入端5连接5V电源为二极管提供箝位电压，作为比较器输出的过压保护；电路的输入端2连接电流传感器输出的三相交流电流，作为运算放大器的同相输入信号；整个电路的输出信号即三个过零比较器的输出信。
6、号电流方向检测信号IU_D、IV_D、IW_D分别连接三项输出三个独立的四步换流模块，作为四步换流的负载电流方向输入信号。5如权利要求2所述的提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法，其特征在于，矩阵变换器四步换流的电路将过流检测信号和输出电流方向检测信号输入四步换流模块，稳定输出正确的驱动信号；当存在过流时，及时封锁输出驱动信号，使矩阵变换器停止工作而受到保护；当没有过流时，四步换流模块能正常换流，输出正确的驱动信号，正确驱动IGBT使矩阵变换器持续稳定正常工作。权利要求书CN104158153A1/3页3一种提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法技术领域0001本发明属于矩阵变换器技。
7、术领域，尤其涉及一种提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法。背景技术0002四步换流是矩阵变换器研究的一个关键技术，而电流方向的判断是四步换流成败的一个关键因素，特别是电流过零点附近的正确判断，多年来一直是一个热点和难点问题。国内外学者对矩阵变换器的换流技术进行了广泛而深入的研究，先后提出了四步换流、两步换流、一步换流等，后两者理论上是减少了换流时间，提高了电压利用率，但对电流方向的检测提出了更高的要求，大量研究表明其可靠性比四步换流明显低，因此，四步换流至今仍有研究价值。各国学者也对四步换流进行了大量研究，并且已经应用到别的变换器研究上。尽管他们对四步换流提出了许多改进措施，但仍然存在一。
8、些不足之处，如有的控制算法非常复杂，有的控制电路繁琐，等等，而可靠仍然比较低，尤其在电流过零点附近容易出错。发明内容0003本发明实施例的目的在于提供一种提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法，旨在解决现有矩阵变换器四步换流方法存在的可靠性低，电流过零点附近容易出错的问题。0004本发明实施例是这样实现的，一种提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法，该方法包括三相输出电流的过流检测电路当任意一相或两相或三相过流时，在输出端输出低电平，同时发光二极管发光报警，过流信号输入四步换流模块，封锁全部驱动信号输出；过流电压上下限设置时，通过一个跟随器进行输出，在输出端，连接数字电路逻辑门电路；0。
9、005三相输出电流方向检测电路在反相器电路的输出端连接两个反并联的二极管，当电流由正过零时，第一二极管导通，将零点电位箝位在导通压降上；当电流由负过零时，第二二极管导通，也将零点箝位在导通压降上。0006进一步，三相输出电流的过流检测电路的具体连接为电路的输入端1、3、4分别连接地、15V、15V电源为运算放大器供电；电路的输入端1、4分别连接地、15V电源为比较器供电；电路的输入端5连接5V电源为与门电路和RS触发器供电，同时为二极管提供箝位电压，作为比较器输出的过压保护，还连接到RS触发器的置位端/S2，以屏蔽该置位功能；电路的输入端2连接电流传感器输出的三相交流电流；左边取出的正负电流指。
10、令值分别连接到比较器的7脚和4脚。整个电路的输出信号即RS触发器的输出信号过流检测信号和地分别通过连接器连接到四步换流模块的过流信号输入端和地，作为重要的输入信号之一。0007进一步，三相输出电流方向检测电路的具体连接为电路的输入端1、3、4分别连接地、15V、15V电源为运算放大器供电；电路的输入端1、4分别连接地、15V电源为比说明书CN104158153A2/3页4较器供电；电路的输入端5连接5V电源为二极管提供箝位电压，作为比较器输出的过压保护；电路的输入端2连接电流传感器输出的三相交流电流，作为运算放大器的同相输入信号。整个电路的输出信号即三个过零比较器的输出信号电流方向检测信号IU。
11、_D、IV_D、IW_D分别连接三项输出三个独立的四步换流模块，作为四步换流的负载电流方向输入信号。0008进一步，矩阵变换器四步换流的电路将过流检测信号和输出电流方向检测信号输入四步换流模块，稳定输出正确的驱动信号；当存在过流时，及时封锁输出驱动信号，使矩阵变换器停止工作而受到保护；当没有过流时，四步换流模块能正常换流，输出正确的驱动信号，正确驱动IGBT使矩阵变换器持续稳定正常工作。0009本发明提供的提高矩阵变换器四步换流稳健运行可靠性的方法，在三相输出电流的过流检测电路中，过流电压上下限设置时，各通过一个跟随器进行输出，这样得到的过流电压上下限参考值，非常稳定，可以避免实际电流值接近参。
12、考时由于参考电压波动而造成判断失误，从而避免矩阵变换器错误停机；在过流检测输出端，连接数字电路逻辑门电路，不但简化了输出端，还提高了抗干扰能力，进一步提高了电路工作的可靠性；在输出三相电流方向检测电路利用了二极管的箝位功能，避免零点附近电压过低造成的电流方向判断失误，结构简单，软硬件开销很小。本发明将过流检测信号和输出电流方向检测信号输入四步换流模块，能稳定输出正确的驱动信号；当存在过流时，能及时封锁输出驱动信号，使矩阵变换器停止工作而受到保护；当没有过流时，四步换流模块能正常换流，输出正确的驱动信号，正确驱动IGBT使矩阵变换器持续稳定正常工作。附图说明0010图1是本发明实施例提供的矩阵变。
13、换器四步换流的三相输出电流A，B,C的过流检测电路示意图；0011图2是本发明实施例提供的输出三相电流方向检测电路示意图；0012图3是本发明实施例提供的矩阵变换器四步换流实验波形示意图；0013图4是本发明实施例提供的矩阵变换器输出线电压波形示意图；0014图5是本发明实施例提供的矩阵变换器输出相电压波形示意图。具体实施方式0015为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。0016下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。0017本发明实施例的提高矩阵变换器。
14、四步换流稳健运行可靠性的方法包括三相输出电流的过流检测电路，当任意一相或两相或三相过流时，在输出端输出低电平，同时发光二极管发光报警，过流信号输入四步换流模块，封锁全部驱动信号输出；过流电压上下限设置时，通过一个跟随器进行输出，在输出端，连接数字电路逻辑门电路，具体的实现原理是当三相输出电流每相均未超过指令电流的上下限时，每相的与门输出高电平，再通过三输入与门输出高电平，该高电平作为基本RS触发器的置位输入，使其状态保持不变；当三相输说明书CN104158153A3/3页5出电流中有超过指令电流的上限或下限时，过流的那一相的与门输出低电平，则三输入与门输出低电平，该低电平作为基本RS触发器的置。
15、位输入，使其状态置为高电平，发光二极管发光报警，同时该高电平输入四步换流模块，封锁开关驱动信号输出，起到保护作用。0018三相输出电流方向检测电路在反相器电路的输出端连接两个反并联的二极管就是将二极管D1的阴极和阳极分别与二极管D2的阳极和阴极连接起来，再接到运算放大器电路的输出端和过零比较器的输入端。当电流由正过零时，第一个二极管导通，将零点电位箝位在导通压降上；当电流由负过零时，第二个二极管导通，也将零点箝位在导通压降上。0019如图1所示，是三相输出电流A，B,C的过流检测电路，当任意一相或两相或三相过流时，在输出端IOC输出低电平，同时发光二极管发光报警，这时过流信号输入四步换流模块，。
16、封锁全部驱动信号输出；过流检测电路中1过流电压上下限设置时，各通过一个跟随器进行输出，这样得到的过流电压上下限参考值，非常稳定，可以避免实际电流值已转化为电压接近参考时由于参考电压波动而造成判断失误，从而避免矩阵变换器错误停机，2在过流检测输出端，连接数字电路逻辑门电路，不但简化了输出端，还提高了抗干扰能力，进一步提高电路工作的可靠性；0020如图2所示，是输出三相电流方向检测电路，其功能是当图1未检测到过流信号时，由图2检测输出电流方向，然后将该电流方向输入四步换流模块，让换流正常进行，输出驱动信号，通过驱动电路驱动IGBT，使矩阵变换器正常工作；利用了二极管的箝位功能，避免零点附近电压过低。
17、造成的电流方向判断失误，结构简单，软硬件开销很小；0021本发明的输出三相电流方向检测电路的工作原理三相输入电流先通过放大电路滤波，再通过比较器电路进行电流方向判断，但是在电流过零点时容易出错，这是由于客观存在外界干扰或电网不稳定或波动，在零点附近容易随机出错，这样会造成四步换流失败，以A相输出为例，为了解决这个难题，在反相器电路的输出端连接两个反并联的二极管，当电流由正过零时，第一个二极管导通，将零点电位箝位在其导通压降上；当电流由负过零时，第二个二极管导通，也将零点箝位在其导通压降上，这样可以巧妙地避免零点附近电压过低造成的电流方向判断失误。0022通过以下实验对本发明的使用效果做进一步的。
18、说明0023实践证明实际控制中，能起到令人意想不到的良好效果，将过流检测信号和输出电流方向检测信号输入四步换流模块，能稳定输出正确的驱动信号，当存在过流时，能及时封锁输出驱动信号，使矩阵变换器停止工作而受到保护；当没有过流时，四步换流模块能正常换流，输出正确的驱动信号，正确驱动IGBT使矩阵变换器持续稳定正常工作；如图3是四步换流模块的实验波形，是在过流检测电路未检测到过流现象和输出电路方向检测电路检测到电路方向为正时根据开关信号的输入得到的波形，要求从A相切换到B相，换流模块的输出显示，先关A相的反向开关，再B相的正向开关，再关A向的正向开关，最后开B向的反向开关，刚好是四步完成，可以正常工作；图4和图5是矩阵变换器输出线电压波形的示意图和矩阵变换器输出相电压波形的示意图，这两个波形是实际矩阵变换器双向开关输出的PWM波形，波形标准、对称，只有四步换流正常工作才能输出这种波形，因此，进一步说明了四步换流模块能够正确应用于矩阵变换器的实际操作。0024以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104158153A1/3页6图1说明书附图CN104158153A2/3页7图2说明书附图CN104158153A3/3页8图3图4图5说明书附图CN104158153A。