本发明涉及变换器控制，更具体地说，本发明涉及一种多自由度的三相矩阵式单级隔离双向ac-dc变换器控制方法。
背景技术：
1、随着新能源车的渗透率逐渐提高，传统电网架构下的充电负荷压力越来越大，未来的汽车充电模块不但需要实现较高的效率来减少充电过程中的电能损耗，还需要能够实现汽车与电网的能量双向互动，因此，理想的未来三相ac/dc变换器需要允许功率双向流动，具有单级式高频隔离的优势，并且能够实现宽范围的电压输出。
2、矩阵式变换器具有单级隔离的优势，且功率可以双向流动，并能够实现软开关而获得广泛的关注，现有的针对矩阵式变换器控制存在一定的局限性，例如变压器直流侧副边开关管采用同步整流控制，导致控制自由度只有交流侧三相桥的占空比控制，导通损耗较大，且部分区间只能实现零电流开通的软开关，同时功率反向流动时无法实现软开关。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种多自由度的三相矩阵式单级隔离双向ac-dc变换器控制方法，控制自由度包括交流侧三相桥的占空比,桥与桥之间的移相角，直流侧桥与桥之间的移相角，变压器原边与副边之间的移相角，变换器的开关频率这五个，通过五个控制变量，使得变换器在更宽的功率范围实现软开关，更好的电流thd以及更小的开关管导通损耗，从而兼顾效率与电能变换质量。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多自由度的三相矩阵式单级隔离双向ac-dc变换器控制方法，包括交流侧三相桥的占空比、桥与桥之间的移相角、直流侧桥与桥之间的移相角、变压器原边与副边之间的移相角和变换器的开关频率五个自由度控制变量，具体控制方法步骤如下：
3、步骤一、将电网分为12个扇区，分别为扇区1、扇区2、扇区3、扇区4、扇区5、扇区6、扇区7、扇区8、扇区9、扇区10、扇区11和扇区12；
4、步骤二、以扇区1为例介绍五个自由度的计算方法，扇区1中，a相电压最高，b相与c相电压为负值，ua＞ub＞uc；
5、步骤三、根据五个自由度的控制逻辑，在一个控制周期tsw之内，将电路分为10个模态，分别为[t0-t1]模态、[t1-t2]模态、[t2-t3]模态、[t3-t4]模态、[t4-t5]模态、[t5-t6]模态、[t6-t7]模态、[t7-t8]模态、[t8-t9]模态和[t9-t10]模态。
6、作为本发明技术方案的进一步改进，所述[t0-t1]模态中副边sd2与sd3导通，变压器副边电压us为负的输出电压udc,变压器变比为n:1，折算到原边的折算电压us’为-n*udc，变压器原边sa1、2与sc3、4开通，原边电压up为线电压uac，此时漏感两端电压ulr为uac+n*udc,电感电流ilr由负转向正。
7、作为本发明技术方案的进一步改进，所述[t1-t2]模态中副边sd3关断，sd1导通，由于变压器的续流作用，sd1实现zvs，变压器副边电压us为0，此时漏感两端电压ulr降为uac，电感电流ilr有上升。
8、作为本发明技术方案的进一步改进，所述[t2-t3]模态中副边sd2关断，sd4导通，由于变压器的续流作用，sd4实现zvs，变压器副边电压us为+udc，原边的折算电压us’为n*udc，此时漏感两端电压ulr降为uac-n*udc，电感电流ilr有上升或者下降取决于uac和n*udc的大小。
9、作为本发明技术方案的进一步改进，所述[t3-t4]模态中原边sc3、4开通关断，sb3、4开通，控制sb4在sc3、4导通时提前开通，sb4实现zvs，由于电感的续流作用，sb3实现zvs，原边电压up从线电压uac变为uab，此时漏感两端电压ulr降为uab-n*udc，电感电流ilr有上升或者下降取决于uac和n*udc的大小。
10、作为本发明技术方案的进一步改进，所述[t4-t5]模态中原边sb3、4开通关断，sa3、4开通，控制sa4在sb3、4导通时提前开通，sa4实现zvs，由于电感的续流作用，sa3实现zvs，原边电压up从线电压uac变为0，此时漏感两端电压ulr降为-n*udc，电感电流ilr下降。
11、作为本发明技术方案的进一步改进，所述[t5-t6]模态为[t0-t1]模态的负半周对偶模态；所述[t6-t7]模态为[t1-t2]模态的负半周对偶模态；所述[t7-t8]模态为[t2-t3]模态的负半周对偶模态；所述[t8-t9]模态为[t3-t4]模态的负半周对偶模态；所述[t9-t10]模态为[t4-t5]模态的负半周对偶模态。
12、本发明的有益效果：
13、本发明设计了一种多自由度的控制方式，控制自由度包括交流侧三相桥的占空比、桥与桥之间的移相角、直流侧桥与桥之间的移相角、变压器原边与副边之间的移相角和变换器的开关频率五个控制变量，通过这五个控制变量，使得变换器在更宽的功率范围实现软开关，更好的电流thd以及更小的开关管导通损耗，从而兼顾效率与电能变换质量。
1.一种多自由度的三相矩阵式单级隔离双向ac-dc变换器控制方法，其特征在于，包括交流侧三相桥的占空比、桥与桥之间的移相角、直流侧桥与桥之间的移相角、变压器原边与副边之间的移相角和变换器的开关频率五个自由度控制变量，具体控制方法步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种多自由度的三相矩阵式单级隔离双向ac-dc变换器控制方法，其特征在于：所述[t0-t1]模态中副边sd2与sd3导通，变压器副边电压us为负的输出电压udc,变压器变比为n:1，折算到原边的折算电压us’为-n*udc，变压器原边sa1、2与sc3、4开通，原边电压up为线电压uac，此时漏感两端电压ulr为uac+n*udc,电感电流ilr由负转向正。
3.根据权利要求1所述的一种多自由度的三相矩阵式单级隔离双向ac-dc变换器控制方法，其特征在于：所述[t1-t2]模态中副边sd3关断，sd1导通，由于变压器的续流作用，sd1实现zvs，变压器副边电压us为0，此时漏感两端电压ulr降为uac，电感电流ilr有上升。
4.根据权利要求1所述的一种多自由度的三相矩阵式单级隔离双向ac-dc变换器控制方法，其特征在于：所述[t2-t3]模态中副边sd2关断，sd4导通，由于变压器的续流作用，sd4实现zvs，变压器副边电压us为+udc，原边的折算电压us’为n*udc，此时漏感两端电压ulr降为uac-n*udc，电感电流ilr有上升或者下降取决于uac和n*udc的大小。
5.根据权利要求1所述的一种多自由度的三相矩阵式单级隔离双向ac-dc变换器控制方法，其特征在于：所述[t3-t4]模态中原边sc3、4开通关断，sb3、4开通，控制sb4在sc3、4导通时提前开通，sb4实现zvs，由于电感的续流作用，sb3实现zvs，原边电压up从线电压uac变为uab，此时漏感两端电压ulr降为uab-n*udc，电感电流ilr有上升或者下降取决于uac和n*udc的大小。
6.根据权利要求1所述的一种多自由度的三相矩阵式单级隔离双向ac-dc变换器控制方法，其特征在于：所述[t4-t5]模态中原边sb3、4开通关断，sa3、4开通，控制sa4在sb3、4导通时提前开通，sa4实现zvs，由于电感的续流作用，sa3实现zvs，原边电压up从线电压uac变为0，此时漏感两端电压ulr降为-n*udc，电感电流ilr下降。
7.根据权利要求1所述的一种多自由度的三相矩阵式单级隔离双向ac-dc变换器控制方法，其特征在于：所述[t5-t6]模态为[t0-t1]模态的负半周对偶模态；所述[t6-t7]模态为[t1-t2]模态的负半周对偶模态；所述[t7-t8]模态为[t2-t3]模态的负半周对偶模态；所述[t8-t9]模态为[t3-t4]模态的负半周对偶模态；所述[t9-t10]模态为[t4-t5]模态的负半周对偶模态。
