CN111490685A - 三相高频链矩阵变换器解结耦矢量调制方法 - Google Patents

Abstract

利用Clark变换，将三相交流电转化为α‑β静止坐标系下的两相电压；引入三值逻辑开关函数VT_k，根据三值逻辑开关函数VT_k的约束条件，得到矩阵变换器关于开关管导通的8种组合方式，对应α‑β静止坐标系中的8个电压空间矢量，其中，U₁‑U₆为有效矢量，U₇、U₈为零矢量；按照30°扇区划分原则，将α‑β静止坐标系划分为12个扇区，通过各个扇区选取不同的有效矢量和零矢量组合来合成空间矢量调制信号；利用极性选择信号将三相‑单相矩阵整流器双向开关解耦为正组整流器和负组整流器；按照高频变压器二次侧输出电压极性，将单相‑三相矩阵逆变器解耦为正组逆变器和负组逆变器；空间矢量调制信号与极性选择信号进行逻辑组合，获取优化后的功率管驱动信号。

Description

三相高频链矩阵变换器解结耦矢量调制方法

技术领域

本发明涉及高频链矩阵变换器技术领域，更具体的说是涉及三相高频链矩阵变换器解结耦矢量调制方法。

背景技术

目前，相高频链矩阵变换器是在双级矩阵变换器的基础上发展而来的新型功率变换器。有如下优势，比如无直流储能环节，结构紧凑；输出电压调节范围宽；输入电压利用率高，能量双向流动等特点。高频链矩阵变换器近年来成为电力电子变换器的研究热点，是一种具有发展潜力的交—交直接功率变换器。

但是，由于三相高频链矩阵变换器的调制策略直接影响矩阵变换器的换流过程，是制约着其发展和应用的重要因素。目前矩阵变换器调制策略主要分为移相调制策略、空间矢量法和解结耦调制方法。2013年第28期Transactions on Power Electronics中Step-up AC Voltage Regulators with High-Frequency Link一文提出了一种具有高频链的升压交流电路拓扑，采用移相控制策略，抑制了高频变压器漏感引起的电压尖峰，但电压利用率较低。2016年第36期《中国电机工程学报》中《直接变换式三相–单相矩阵变换器的电流型解结耦矢量调制策略》一文以直接变换式三相—单相矩阵变换器为研究对象，提出了一种解结耦矢量调制策略，实现了不同频率交流脉冲输出和正负直流输出。2018年第33期《电工技术学报》中《单相高频链逆变器的解结耦单极性移相调制及其死区优化》一文针对单相高频链逆变器拓扑结构提出一种解结耦移相调制策略，能够无需借助辅助电路与功率管的重叠换流技术实现功率管的零电压开关自然换流。

上述调制策略针对单相高频链矩阵变换器进行了分析，但没有针对三相高频链矩阵变换器的两级调制进行分析，同时由于高频变压器的存在，使得换流难度进一步增加，且会引起电压尖峰。

因此，如何实现三相高频链矩阵变换器的两级调制，同时能够保证输出电压和电流具有较低的谐波畸变率，进而获得频率可调的稳定输出电压是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种三相高频链矩阵变换器解结耦矢量调制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种三相高频链矩阵变换器拓扑结构，包括：输入滤波器，三相-单相矩阵整流器，高频变压器，单相-三相矩阵逆变器，输出滤波器，负载；

所述输入滤波器由电感L11，电感L12，电感L13，电容C11，电容C12，电容C13组成；

所述输入滤波器由电感L21，电感L22，电感L23，电容C21，电容C22，电容C23组成；

所述三相-单相矩阵整流器由可控开关管ap1，可控开关管ap2，可控开关管bp1，可控开关管bp2，可控开关管cp1，可控开关管cp2，可控开关管an1，可控开关管an2，可控开关管bn1，可控开关管bn2，可控开关管cn1，可控开关管cn2组成；

所述单相-三相矩阵逆变器由可控开关管Ap1，可控开关管Ap2，可控开关管Bp1，可控开关管Bp2，可控开关管Cp1，可控开关管Cp2，可控开关管An1，可控开关管An2，可控开关管Bn1，可控开关管Bn2，可控开关管Cn1，可控开关管Cn2组成；

高频变压器一次侧的一端与可控开关管ap1，可控开关管bp1，可控开关管cp1的集电极相连，另一端与可控开关管an2，可控开关管bn2，可控开关管cn2的发射极相连；

高频变压器二次侧的一端与可控开关管Ap1，可控开关管Bp1，可控开关管Cp1的集电极相连，另一端与可控开关管An2，可控开关管Bn2，可控开关管Cn2的发射极相连；

可控开关管ap1的发射极与可控开关管ap2的集电极相连，可控开关管ap2的发射极与可控开关管an1的集电极，电感L11的一端，电容C11的一端相连，可控开关管an1的发射极与可控开关管an2的集电极相连；可控开关管bp1的发射极与可控开关管bp2的集电极相连，可控开关管bp2的发射极与可控开关管bn1的集电极，电感L12的一端，电容C12的一端相连，可控开关管bn1的发射极与可控开关管bn2的集电极相连；可控开关管cp1的发射极与可控开关管cp2的集电极相连，可控开关管cp2的发射极与可控开关管cn1的集电极，电感L13的一端，电容C13的一端相连，可控开关管cn1的发射极与可控开关管cn2的集电极相连；

可控开关管Ap1的发射极与可控开关管Ap2的集电极相连，可控开关管Ap2的发射极与可控开关管An1的集电极，电感L21的一端相连，可控开关管An1的发射极与可控开关管An2的集电极相连；可控开关管Bp1的发射极与可控开关管Bp2的集电极相连，可控开关管Bp2的发射极与可控开关管Bn1的集电极，电感L22的一端相连，可控开关管Bn1的发射极与可控开关管Bn2的集电极相连；可控开关管Cp1的发射极与可控开关管Cp2的集电极相连，可控开关管Cp2的发射极与可控开关管Cn1的集电极，电感L23的一端相连，可控开关管Cn1的发射极与可控开关管Cn2的集电极相连；

电感L21的另一端与负载ZA和电容C21相连，电感L22的另一端与负载ZB和电容C22相连，电感L23的另一端与负载ZC和电容C23相连。

一种三相高频链矩阵变换器拓扑结构的解结耦调制方法，包括步骤如下：

S1、利用Clark变换，将三相交流电转化为α-β静止坐标系下的两相电压；

S2、引入三值逻辑开关函数VT_k，根据三值逻辑开关函数VT_k的约束条件，得到矩阵变换器8种开关组合，对应α-β静止坐标系中的8个电压空间矢量，其中，U₁-U₆为有效矢量，U₇、U₈为零矢量；

S3、按照30°扇区划分原则，将α-β静止坐标系划分为12个扇区，通过各个扇区选取不同的有效矢量和零矢量组合来合成空间矢量调制信号；

S4、利用极性选择信号将三相-单相矩阵整流器双向开关解耦为两组普通的电流型矩阵整流器，即正组整流器和负组整流器；

S5、按照高频变压器二次侧输出电压极性，将单相-三相矩阵逆变器解耦为正组逆变器和负组逆变器；

S6、空间矢量调制信号与极性选择信号进行逻辑组合，获取优化后的功率管驱动信号。

优选的，当其中一组逆变器处于调制状态时，另一组逆变器开关依然导通，充当续流回路。

优选的，所述步骤S2中三值逻辑开关函数VT_k的定义为：

优选的，在所述步骤S3的扇区内合成过程中，零矢量换向到有效矢量为自然换向，有效矢量换向到零矢量为非自然换向。

优选的，所述步骤S4中的逻辑组合为与逻辑。

优选的，所述步骤S5中解耦的具体方法为：当矩阵逆变器输入为u_n ⁺时，只有向下的开关管导通，将向下的开关管抽离，构成一组常规的三相半桥式逆变器，称为正组逆变器；当矩阵逆变器输入为

时，只有向上的开关管导通，将向上的开关管抽离，构成一组常规的三相半桥式逆变器，称为负组逆变器。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种利用12扇区实现自然换向次数比6扇区多，减小换流时间，降低开关损耗，利用极性选择信号将双向可控开关组成的变换器分解为两组单相可控开关变换器，简化调制方式，空间矢量调制信号与极性选择信号进行逻辑组合，在换流期间提供续流通道，进一步缩短死区时间的三相高频链矩阵变换器解结耦矢量调制方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的三相高频链矩阵变换器拓扑结构示意图。

图2附图为本发明提供的解结耦矢量调制原理示意图。

图3附图为本发明提供的三相—单相矩阵整流器解耦示意图。

图4附图为本发明提供的矢量分布及矢量合成示意图。

图5附图为本发明提供的扇区划分示意图。

图6附图为本发明提供的u_n解耦示意图。

图7附图为本发明提供的矩阵逆变器解耦示意图。

图8附图为本发明提供的50Hz输出频率下的常规矢量调制下的电压电流波形及谐波分析示意图；

其中，(a)为输出电压波形，(b)为输出电流波形，(c)为输出电压THD，(d)为输出电流THD。

图9附图为本发明提供的50Hz输出频率下解结耦矢量调制下的电压电流波形及谐波分析示意图；

其中，(a)为输出电压波形，(b)为输出电流波形，(c)为输出电压THD，(d)为输出电流THD。

图10附图为本发明提供的30Hz输出频率下常规矢量调制下的电压电流波形及谐波分析示意图；

其中，(a)为输出电压波形，(b)为输出电流波形，(c)为输出电压THD，(d)为输出电流THD。

图11附图为本发明提供的30Hz输出频率下解结耦矢量调制下的电压电流波形及谐波分析示意图；

其中，(a)为输出电压波形，(b)为输出电流波形，(c)为输出电压THD，(d)为输出电流THD。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种三相高频链矩阵变换器拓扑结构，包括：输入滤波器，三相-单相矩阵整流器，高频变压器，单相-三相矩阵逆变器，输出滤波器，负载；输入滤波器由电感L11，电感L12，电感L13，电容C11，电容C12，电容C13组成；输入滤波器由电感L21，电感L22，电感L23，电容C21，电容C22，电容C23组成；三相-单相矩阵整流器由可控开关管ap1，可控开关管ap2，可控开关管bp1，可控开关管bp2，可控开关管cp1，可控开关管cp2，可控开关管an1，可控开关管an2，可控开关管bn1，可控开关管bn2，可控开关管cn1，可控开关管cn2组成；单相-三相矩阵逆变器由可控开关管Ap1，可控开关管Ap2，可控开关管Bp1，可控开关管Bp2，可控开关管Cp1，可控开关管Cp2，可控开关管An1，可控开关管An2，可控开关管Bn1，可控开关管Bn2，可控开关管Cn1，可控开关管Cn2组成；高频变压器一次侧的一端与可控开关管ap1，可控开关管bp1，可控开关管cp1的集电极相连，另一端与可控开关管an2，可控开关管bn2，可控开关管cn2的发射极相连；高频变压器二次侧的一端与可控开关管Ap1，可控开关管Bp1，可控开关管Cp1的集电极相连，另一端与可控开关管An2，可控开关管Bn2，可控开关管Cn2的发射极相连；可控开关管ap1的发射极与可控开关管ap2的集电极相连，可控开关管ap2的发射极与可控开关管an1的集电极，电感L11的一端，电容C11的一端相连，可控开关管an1的发射极与可控开关管an2的集电极相连；可控开关管bp1的发射极与可控开关管bp2的集电极相连，可控开关管bp2的发射极与可控开关管bn1的集电极，电感L12的一端，电容C12的一端相连，可控开关管bn1的发射极与可控开关管bn2的集电极相连；可控开关管cp1的发射极与可控开关管cp2的集电极相连，可控开关管cp2的发射极与可控开关管cn1的集电极，电感L13的一端，电容C13的一端相连，可控开关管cn1的发射极与可控开关管cn2的集电极相连；可控开关管Ap1的发射极与可控开关管Ap2的集电极相连，可控开关管Ap2的发射极与可控开关管An1的集电极，电感L21的一端相连，可控开关管An1的发射极与可控开关管An2的集电极相连；可控开关管Bp1的发射极与可控开关管Bp2的集电极相连，可控开关管Bp2的发射极与可控开关管Bn1的集电极，电感L22的一端相连，可控开关管Bn1的发射极与可控开关管Bn2的集电极相连；可控开关管Cp1的发射极与可控开关管Cp2的集电极相连，可控开关管Cp2的发射极与可控开关管Cn1的集电极，电感L23的一端相连，可控开关管Cn1的发射极与可控开关管Cn2的集电极相连；电感L21的另一端与负载ZA和电容C21相连，电感L22的另一端与负载ZB和电容C22相连，电感L23的另一端与负载ZC和电容C23相连。

一种三相高频链矩阵变换器拓扑结构的解结耦调制方法，包括步骤如下：

S1、利用Clark变换，将三相交流电转化为α-β静止坐标系下的两相电压；

S2、引入三值逻辑开关函数VT_k，根据三值逻辑开关函数VT_k的约束条件，得到矩阵变换器8种开关组合，对应α-β静止坐标系中的8个电压空间矢量，其中，U₁-U₆为有效矢量，U₇、U₈为零矢量；

S3、按照30°扇区划分原则，将α-β静止坐标系划分为12个扇区，通过各个扇区选取不同的有效矢量和零矢量组合来合成空间矢量调制信号；

S4、利用极性选择信号将三相-单相矩阵整流器双向开关解耦为两组普通的电流型矩阵整流器，即正组整流器和负组整流器；

S5、按照高频变压器二次侧输出电压极性，将单相-三相矩阵逆变器解耦为正组逆变器和负组逆变器；

S6、空间矢量调制信号与极性选择信号进行逻辑组合，获取优化后的功率管驱动信号。

为进一步优化上述技术方案，当其中一组逆变器处于调制状态时，另一组逆变器开关依然导通，充当续流回路。

为进一步优化上述技术方案，步骤S2中三值逻辑开关函数VT_k的定义为：

为进一步优化上述技术方案，在步骤S3的扇区内合成过程中，零矢量换向到有效矢量为自然换向，有效矢量换向到零矢量为非自然换向。

为进一步优化上述技术方案，步骤S4中的逻辑组合为与逻辑。

为进一步优化上述技术方案，步骤S5中解耦的具体方法为：当矩阵逆变器输入为

时，只有向下的开关管导通，将向下的开关管抽离，构成一组常规的三相半桥式逆变器，称为正组逆变器；当矩阵逆变器输入为

时，只有向上的开关管导通，将向上的开关管抽离，构成一组常规的三相半桥式逆变器，称为负组逆变器。

三相高频链矩阵变换器拓扑结构如图1所示，该拓扑结构具有双向对称性，主要由三相交流电网、输入滤波器、三相—单相矩阵整流器、高频变压器、单相—三相矩阵逆变器、输出滤波器和负载组成。其中高频变压器的主要作用是为了防止输入侧电源与输出侧负载两个不同电路相互干扰。图1中u_s为电网电压，u_a、u_b、u_c为三相输入电压，u_A、u_B、u_C为三相输出电压，L₁、C₁分别为输入滤波电感、滤波电容，L₂、C₂分别为输出滤波电感、滤波电容，VT_kw(k∈{a、b、c}；w∈{p，n})表示整流级的双向开关；VT_xw(x∈{A、B、C})表示逆变级的双向开关，u_p、u_n分别为高频变压器一次侧与二次侧电压。

1、前级矩阵整流器解结耦矢量调制策略

矩阵变换器解结耦矢量调制的原理如图2所示，首先通过空间矢量调制产生相应的驱动信号，然后再根据解结耦调制原则将驱动信号和极性选择信号进行逻辑组合，从而驱动矩阵变换器双向开关导通。

根据解结耦调制思想，将三相—单相矩阵整流器解耦为两组普通的电流型矩阵整流器，分别定义为正组整流器和负组整流器。三相—单相矩阵整流器解耦示意图如图3所示，当正组整流器工作时，正向电流流过负组整流器所并联的二极管，此时相当于负组开关管全部关断；当负组整流器工作时，负向电流流过正组整流器所并联的二极管，此时相当于正组开关管全部关断。

2、后级矩阵逆变器解结耦矢量调制策略

2.1、基于12扇区划分的电压型空间矢量调制

输出电压空间矢量调制目的是将三相输出电压合成为一个旋转的电压空间矢量，设交流侧输出参考电压为

式中U_o为输出基波电压幅值，ω为输出角频率。

利用Clark变换，将三相交流电转化为αβ静止坐标系下的两相电压，在复平面中参考输出电压空间矢量U_ref可表示为

为了表明开关管通断状态，引入三值逻辑开关函数VT_k(k＝A,B,C)，并定义

输入电压空间矢量分布如图4所示，根据开关函数的约束条件，矩阵变换器共有8种开关组合，在α-β坐标系中对应8个电压空间矢量，其中U₁-U₆为有效矢量，U₇、U₈为零矢量。

空间矢量调制过程中，首先判断电压空间矢量所在扇区，本文按30°扇区划分原则将输出电压一个工频周期划分为12个扇区，如图5所示，在扇区内矢量合成过程中，零矢量换向到有效矢量为自然换向，有效矢量换向到零矢量为非自然换向。相对于6扇区划分来说，12扇区实现自然换向次数比6扇区多，因此可以减小换流时间，降低开关损耗。最后通过各个扇区选取不同的有效矢量和零矢量组合来合成期望波形。

根据空间矢量调制原理，可得第一扇区的有效矢量和零矢量作用时间如式(4)所示。根据输出电压所在扇区和矢量作用时间确定每个扇区对应的开关状态，以实现功率开关管的通断控制。

式中Tx、Ty为有效矢量作用时间，T₀为零矢量作用时间，T_s为调制周期。

当极性选择高频方波信号的前半周期时输出正电压，驱动正组整流器开关管导通；当选择高频信号的后半周期时输出负电压，驱动负组整流器开关管导通。由此，矩阵整流器输出电压u_p被调制为高频交流方波电压。

2.2解结耦矢量调制策略

根据前文分析可知高频变压器二次侧输出电压u_n也为高频交流方波。以零电压为基准，将u_n分解为两个单一的直流脉冲电压源u_n+和u_n-，如图6所示。

t₀-t₁时段，矩阵逆变器输入电压为u_n+，按照能量流动的方向，只有向下导通的开关管能够实现能量传递，将这些开关管全部抽离，构成一组常规的三相半桥式逆变器，称为正组逆变器。

t₁-t₂时段，矩阵逆变器输入电压为u_n-，按照能量流动的方向，只有向上导通的开关管能够实现能量传递，将这些开关管全部抽离，构成一组常规的三相半桥式逆变器，称为负组逆变器。

按照输入电压极性，实现了矩阵逆变器拓扑解耦，如图7所示。

根据电路工作状态可知，当u_n为正向电压时，正组逆变器进行SVPWM调制，反组逆变器的开关管全部关断；当u_n为负向电压时，负组逆变器进行SVPWM调制，正组逆变器开关管全部关断。以A相上下桥臂开关管驱动逻辑为例进行说明，可得同一桥臂开关管驱动逻辑如下

式中

为A相上下桥臂对应的SVPWM脉冲信号，V_p、V_n为互补的高频方波信号。

考虑到双向开关管的导通和关断需要时间，同时为了降低换流难度，减少开关管电压应力，则必须在两组逆变器切换间隙，构造一条续流通道。为此，当其中一组逆变器处于调制状态时，另一组逆变器开关管依然导通，充当续流回路。采用此调制方式可以实现正负组逆变器工作相互切换时双向开关的安全换流。逆变级各开关管具体调制逻辑如下

根据前文分析，利用Matlab/Simulink仿真平台对不同输出频率条件下输出电压、电流畸变率进行分析验证。系统结构如图1所示，系统主要仿真参数如表1所示。

表1

实施例1

变压器变比取1:1，输出频率取工频50Hz。

仿真结果分析：图8为常规矢量调制下输出电压电流波形及谐波分析，由图8(a)、(b)可以发现，输出电压和电流虽然呈规律性波动，但有明显畸变。对输出电压和电流进行FFT分析可知图8(c)、(d)中输出电压、电流畸变率分别为5.33％、4.77％。

图9为解结耦矢量调制下输出电压电流波形及谐波分析，由图9(a)、(b)可以发现，输出电压和电流呈周期规律性变化，稳定性较好。对输出电压和电流进行FFT分析可知图9(c)、(d)中输出电压、电流畸变率分别为3.49％、4.07％。与图(8)结果相比，解结耦矢量调制下的输出电压畸变率降低了1.84％，输出电流畸变率降低了0.7％。

实施例2

变压器变比取1:1，输出频率取30Hz。

图10为常规矢量调制下输出电压电流波形及谐波分析，由图10(a)、(b)可以发现，输出电压和电流呈规律性波动，但均有畸变。对输出电压和电流进行FFT分析可知图10(c)、(d)输出电压、电流畸变率分别为6.1％、5.72％。

图11为解结耦矢量调制下输出电压电流波形及谐波分析，由图11(a)、(b)可以发现，输出电压和电流呈规律性和稳定性较好。对输出电压和电流进行FFT分析可知图11(c)、(d)中输出电压、电流畸变率分别为4.31％、4.22％。与图(10)结果相比，解结耦矢量调制下的输出电压畸变率降低了1.79％，输出电流畸变率降低了1.5％。

综上所述，本文对三相高频链矩阵变换器拓扑结构进行了分析，利用极性选择信号将双向可控开关组成的变换器分解为两组单相可控开关变换器，对整流和逆变两级均采用解结耦调制策略，得到了以下结论：(1)所提解结耦矢量调制策略应用于三相高频链矩阵变换器是可行的，所采用的12扇区划分原则比6扇区划分原则自然换向次数多，缩短了每个扇区作用时间，优化了双向开关的换流方式。(2)所提解结耦矢量调制策略比常规矢量调制策略更为有效，输出频率为工频50Hz时，该调制策略下输出电压畸变率降低了1.84％，输出电流降低了0.7％，输出频率为30Hz时，该调制策略下输出电压畸变率降低了1.79％，输出电流降低了1.5％。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种三相高频链矩阵变换器拓扑结构，其特征在于，包括：输入滤波器，三相-单相矩阵整流器，高频变压器，单相-三相矩阵逆变器，输出滤波器，负载；

三相电源通过所述输入滤波器连接至所述三相-单相矩阵整流器，所述三相-单相矩阵整流器位于所述高频变压器的一次测，所述单相-三相矩阵逆变器位于所述高频变压器的二次测，所述单相-三相矩阵逆变器通过所述输出滤波器连接至负载。

2.根据权利要求1所述的一种三相高频链矩阵变换器拓扑结构，其特征在于，所述输入滤波器由电感L11，电感L12，电感L13，电容C11，电容C12，电容C13组成；

所述三相-单相矩阵整流器由可控开关管ap1，可控开关管ap2，可控开关管bp1，可控开关管bp2，可控开关管cp1，可控开关管cp2，可控开关管an1，可控开关管an2，可控开关管bn1，可控开关管bn2，可控开关管cn1，可控开关管cn2组成；

高频变压器一次侧的一端与可控开关管ap1，可控开关管bp1，可控开关管cp1的集电极相连，另一端与可控开关管an2，可控开关管bn2，可控开关管cn2的发射极相连；

可控开关管ap1的发射极与可控开关管ap2的集电极相连，可控开关管ap2的发射极与可控开关管an1的集电极，电感L11的一端，电容C11的一端相连，可控开关管an1的发射极与可控开关管an2的集电极相连；可控开关管bp1的发射极与可控开关管bp2的集电极相连，可控开关管bp2的发射极与可控开关管bn1的集电极，电感L12的一端，电容C12的一端相连，可控开关管bn1的发射极与可控开关管bn2的集电极相连；可控开关管cp1的发射极与可控开关管cp2的集电极相连，可控开关管cp2的发射极与可控开关管cn1的集电极，电感L13的一端，电容C13的一端相连，可控开关管cn1的发射极与可控开关管cn2的集电极相连。

3.根据权利要求2所述的一种三相高频链矩阵变换器拓扑结构，其特征在于，所述输入滤波器由电感L21，电感L22，电感L23，电容C21，电容C22，电容C23组成；

所述单相-三相矩阵逆变器由可控开关管Ap1，可控开关管Ap2，可控开关管Bp1，可控开关管Bp2，可控开关管Cp1，可控开关管Cp2，可控开关管An1，可控开关管An2，可控开关管Bn1，可控开关管Bn2，可控开关管Cn1，可控开关管Cn2组成；

高频变压器二次侧的一端与可控开关管Ap1，可控开关管Bp1，可控开关管Cp1的集电极相连，另一端与可控开关管An2，可控开关管Bn2，可控开关管Cn2的发射极相连；

可控开关管Ap1的发射极与可控开关管Ap2的集电极相连，可控开关管Ap2的发射极与可控开关管An1的集电极，电感L21的一端相连，可控开关管An1的发射极与可控开关管An2的集电极相连；可控开关管Bp1的发射极与可控开关管Bp2的集电极相连，可控开关管Bp2的发射极与可控开关管Bn1的集电极，电感L22的一端相连，可控开关管Bn1的发射极与可控开关管Bn2的集电极相连；可控开关管Cp1的发射极与可控开关管Cp2的集电极相连，可控开关管Cp2的发射极与可控开关管Cn1的集电极，电感L23的一端相连，可控开关管Cn1的发射极与可控开关管Cn2的集电极相连；

电感L21的另一端与负载ZA和电容C21相连，电感L22的另一端与负载ZB和电容C22相连，电感L23的另一端与负载ZC和电容C23相连。

4.一种根据权利要求1-3所述的任意一种三相高频链矩阵变换器拓扑结构的解结耦调制方法，其特征在于，包括步骤如下：

S1、利用Clark变换，将三相交流电转化为α-β静止坐标系下的两相电压；

S2、引入三值逻辑开关函数VT_k，根据三值逻辑开关函数VT_k的约束条件，得到矩阵变换器8种开关组合，对应α-β静止坐标系中的8个电压空间矢量，其中，U₁-U₆为有效矢量，U₇、U₈为零矢量；

S3、按照30°扇区划分原则，将α-β静止坐标系划分为12个扇区，通过各个扇区选取不同的有效矢量和零矢量组合来合成空间矢量调制信号；

S4、利用极性选择信号将三相-单相矩阵整流器双向开关解耦为两组普通的电流型矩阵整流器，即正组整流器和负组整流器；

S5、按照高频变压器二次侧输出电压极性，将单相-三相矩阵逆变器解耦为正组逆变器和负组逆变器；

S6、空间矢量调制信号与极性选择信号进行逻辑组合，获取优化后的功率管驱动信号。

5.根据权利要求4所述的一种三相高频链矩阵变换器解结耦调制方法，其特征在于，当其中一组逆变器处于调制状态时，另一组逆变器开关依然导通，充当续流回路。

6.根据权利要求4所述的一种三相高频链矩阵变换器解结耦调制方法，其特征在于，所述步骤S2中三值逻辑开关函数VT_k的定义为：

7.根据权利要求4所述的一种三相高频链矩阵变换器解结耦调制方法，其特征在于，在所述步骤S3的扇区内合成过程中，零矢量换向到有效矢量为自然换向，有效矢量换向到零矢量为非自然换向。

8.根据权利要求4所述的一种三相高频链矩阵变换器解结耦调制方法，其特征在于，所述步骤S4中的逻辑组合为与逻辑。

9.根据权利要求4所述的一种三相高频链矩阵变换器解结耦调制方法，其特征在于，所述步骤S5中解耦的具体方法为：当矩阵逆变器输入为

时，只有向下的开关管导通，将向下的开关管抽离，构成一组常规的三相半桥式逆变器，称为正组逆变器；当矩阵逆变器输入为

时，只有向上的开关管导通，将向上的开关管抽离，构成一组常规的三相半桥式逆变器，称为负组逆变器。

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