双电压合成矩阵变换器闭环控制的研究

该文提出了一种基于双电压合成矩阵变换器的闭环控制方法。该方法根据矩阵变换器的实际输出电压与期望输出电压的偏差 ,计算电压的实际占空比与理想占空比的偏差 ,并将此偏差作为负反馈加到下一采样周期的占空比中 ,从而实现系统的闭环控制。文中详细阐述了闭环控制系统的基本原理及实现策略。利用该文提出的闭环控制方法 ,可保证矩阵变换器的输出电压很好地跟随给定的期望电压 ,并可有效地抑制矩阵变换器输出电压及输入电流波形的畸变。仿真结果表明 :采用闭环控制 ,对于抑制因输入电压畸变或器件性能不理想等因素而导致的矩阵变换器输出电压及输入电流波形的畸变 ,具有明显效果。

双电压合成矩阵变换器特性与电压扇区的关系分析

在双电压合成矩阵变换器中 ,需要将每个周期内的输入、输出电压划分成若干扇区。根据不同的划分方法 ,扇区的形状可以是S形或X形。首先对双电压合成方程的一般形式及占空比的计算方法进行了改进。然后研究了输入、输出电压扇区形状的四种组合即 {X ,X}、{X ,S}、{S ,X}、{S ,S}。针对每一种组合研究了矩阵变换器特性与相应扇区组合的关系。这些特性包括“原点开关”的存在性、最大电压增益及输入电流波形。通过分析比较得出 ,最佳输入、输出电压扇区组合是 {S ,X}。这种组合存在“原点开关” ,便于实现 ,能够同时获得最大的电压增益和对称的正弦输入电流 ,功率因数可以达到 1。通过仿真分析验证了结论的正确性。

双电压合成矩阵变换器共模电压的研究

该文在"原点开关"概念的基础上,对双电压合成控制策略下矩阵变换器共模电压的瞬时值进行了分析,总结了共模电压瞬时值产生的一般规律。提出了两种减小共模电压最大瞬时值的方法。通过改变零输出状态所对应的输入相电压的方法,分别使共模电压的最大瞬时值减小到原来的86.67％和57.73％,分析了两种方法对输出线电压局部平均值、输入相电流局部平均值及开关次数的影响。通过仿真验证了结论的正确性。

换流可靠的双电压合成矩阵变换器的仿真

矩阵变换器是一种交-交变换器,由于没有中间直流环节,输入侧和输出侧相互影响较大。文中讨论了利用输入电压瞬时值进行调制的双电压合成原理,并结合其特点,提出了通过调整开关顺序来提高换流可靠性的优化方法,利用M atlab/S im u link建立了相应的仿真模型,仿真结果验证了所提出方法的正确性。

双电压合成矩阵变换器无功功率的控制与输入电流消谐

分析了基于双电压合成的矩阵变换器。提出了参考输入电压的概念 ,并用其对双电压合成矩阵变换器进行了两点改进 :一是实现了无功功率的正负调节 ;二是改善了在非对称输入电压情况下的输入电流波形。

双电压合成矩阵变换器换流策略的改进

换流问题是矩阵变换器工业应用的主要障碍之一。基于双电压合成策略,分析了传统的四步换流策略由于换流时刻存在延迟,降低了换流可靠性,并且会导致输入和输出波形发生畸变。根据四步换流策略的原理,将四步换流缩短为两步换流,大大减少了换流时间。利用Matlab/Simulink软件建立了相应的仿真模型,并利用dSPACE硬件实时仿真平台进行了实验。仿真和实验结果表明,两步换流策略提高了换流可靠性,改善了输入输出波形质量,其输出电流THD值(总谐波畸变率)由4.68%降为2.67%。

双电压合成矩阵变换器的新型扇区划分

在研究传统矩阵变换器双电压控制策略的基础上,提出了一种新型的扇区划分模式,将矩阵变换器的输出扇区由6个扇区减少为3个扇区,因而使输入输出的扇区组合数由36种减少至18种。本文详细介绍了该新型扇区划分方法,并推导了新型扇区判断的数学规则、对应开关管占空比系数的数学表达式以及通用化的输出线电压的合成表达式,简化了双电压控制策略的实现过程。本文所提出的新型扇区划分模式在原理和输入输出性能上同传统双电压控制方法完全等效,在不平衡的输入下同样能够得到对称的三相输出电压,继承了传统双电压控制策略的优点。最后,通过仿真与实验验证了该新型扇区划分方法的有效性。

双电压合成矩阵变换器抗干扰性能的研究

针对矩阵变换器输出电压对输入侧电源的扰动非常敏感的问题,文章对矩阵变换器双电压合成控制策略进行了分析研究,详细推导了在输入侧电源存在不平衡以及谐波情况下,矩阵变换器输出侧仍为理想正弦波的理论过程,并对其进行了Matlab/Simulink仿真和基于dSPACE硬件实时仿真平台的实验研究。结果表明,矩阵变换器双电压合成策略对电网扰动具有一定的抗干扰能力。

基于参考电压修正的双级矩阵变换器Delta-Sigma调制

Delta-Sigma调制(DSM)可在无需随机过程统计特性和复杂谐波理论分析的基础上,依托其过采样特性实现电力电子变换器变频调制。双级矩阵变换器(TSMC)作为一种理想的“全硅”交-交变换器,若能够将DSM引入TSMC,可进一步优化其电磁干扰(EMI)水平和运行效率,但TSMC的直流链电压波动问题导致TSMC-DSM策略难以直接实现。针对TSMC-DSM实现问题,该文提出一种基于参考电压修正的DSM策略。在所提方法中,通过解析TSMC整流级调制过程,将逆变级参考电压按照整流级矢量作用顺序进行修正,并依次获得各扇区参考电压修正系数。最后,在两相坐标系下分别构建两个DSM调制器,并将修正后的逆变级电压参考值引入DSM调制器以实现高性能TSMC-DSM策略。实验结果表明,所提策略能够对输出电压、电流频谱进行合理整形以减少系统对外部的电磁干扰,同时具备优良的电压传输比和动态调制性能。

一种改进的矩阵变换器双电压合成控制策略

在低电压输出时,传统双电压合成控制策略将产生大量窄脉冲,从而引起换流失败及输出波形畸变。针对这种情况,在分析传统的矩阵变换器双电压合成控制策略的特点及窄脉冲引起的换流失败机理后,提出了一种改进的双电压合成控制策略。采用在一个采样周期内,期望输出线电压由一中间输入线电压和一最小输入线电压合成策略,在低电压输出时窄脉冲的数量大约减少80%。改进策略减少了因PWM脉宽小于开关换流所需时间而引起的电压误差,使输出电压和输入电流的谐波减少,进而改善了矩阵变换器低电压输出时的控制性能。通过仿真和实验验证了所提出的矩阵变换器改进双电压合成控制的正确性和有效性。

矩阵变换器双电压合成控制策略抗电网扰动性能分析

矩阵变换器没有中间的直流环节,不同于传统的交?直?交变换器,因此输出侧波形对于输入侧电源的扰动非常敏感。文章分析了矩阵变换器双电压合成控制策略的原理,证明了在输入侧电源存在不平衡以及谐波的情况下,输出侧仍然为理想正弦波,并通过Matlab/Simulink仿真证明了该结论,而且此时电压谐波畸变率几乎没有发生变化。实验表明,矩阵变换器双电压合成控制策略具备自适应能力,对电网扰动具有抗干扰能力。

矩阵变换器双电压合成策略的非线性补偿法

为减少矩阵变换器因换流的延时、开关管的导通压降对输入、输出性能的影响,基于双电压合成调制策略,对四步换流的死区效应、管压降形成的机理进行了定量分析,得出了一种非线性补偿方法。该方法根据双电压合成策略由输入电压瞬时值合成输出电压的特点,将管压降产生的电压误差考虑到理想参考输出电压中得到新的参考输出电压,补偿因换流的延时引起输出电压误差所需的调制时间,并在dSPACE硬件实时仿真平台进行了实验验证。结果表明,该非线性补偿方法不仅不需增加硬件及复杂的软件,简单易行,且减少了输出电流的谐波,改善了矩阵变换器的输出性能。

双电压合成的无刷双馈风力发电系统矩阵变换器励磁控制

为实现双馈型风力发电系统的变速恒频运行控制,构建了能量能够双向流通的励磁装置。矩阵变换器(MC)输出电压的频率、幅值、网侧功率因数可控,通过调节矩阵变换器输出电压频率,改变无刷双馈风力发电机控制绕组的电压频率,从而保证功率绕组输出电功率的频率稳定为工频。矩阵变换器采用双电压合成控制策略,控制电机的转速和功率因数;数字信号处理器应用双电压控制算法、复杂可编程逻辑器件实现4步换流方法,为矩阵变换器的双向开关提供PWM驱动控制信号。基于MatlabR2007a平台构建了MC励磁控制的无刷双馈变速恒频风力发电系统模型,通过实验室搭建的一套实际无刷双馈风力发电机组实验平台进行了相关实验,仿真和实验结果保持了较好的一致性,验证了控制方案的有效性,同时为矩阵式变换器的实际应用提供了理论和实验基础。

三相-两相矩阵变换器的双电压合成策略

基于三相—两相矩阵变换器的4端输出拓扑,提出了双电压合成调制策略。该方法利用输入线电压瞬时值进行调制,将输入电压中绝对值最大的相电压作为基准电压,根据输出电压的正负,将输出回路的一端与基准电压相连,另一端相连的3个开关进行PWM调制来获得期望的输出电压和正弦的输入电流。输入功率因数为1时,能获得的最大电压传输比是1.5。进行了Simulink仿真和基于dSPACE平台的实验,结果验证了该策略的正确性和有效性。

矩阵变换器双电压合成定理及其自动调节能力研究

矩阵变换器具有自身的一系列优点,是一种绿色变频器,是交-交变频研究的热点之一。控制策略是矩阵变换器研究的重要内容。双电压控制是最重要的控制策略之一,但双电压控制相对研究较少,已发表的研究成果具有一定的局限性。本文对已发表的成果作了进一步的研究,提出了相应定理和推论:得出了输出线电压、输入线电流的一般合成规律和统一表达式;分析了输入电压异常对输入线电流合成的影响;基于本文提出的定理,给出了该调制策略对输出线电压具有的自动调节能力的一般性证明。最后,应用MATLAB语言建立了基于该调制策略的仿真模型,仿真实验验证了所提出定理和推论的正确性。

双电压合成策略矩阵变换器开关模式的研究

矩阵变换器作为一种新型变频变压控制方案,其三相输出通过双向功率开关与任一输入相直接相连。通过一定的调制策略来控制这9个双向开关,从而得到期望频率和幅值的输出电压。调制策略的好坏直接影响矩阵变换器的输入输出特性,而开关模式的选取是调制策略的关键。在分析双电压合成策略的基础上,讨论了不同的开关模式对开关损耗、输入、输出特性以及双向开关换流可靠性的影响,并得出两边对称模式是一种优良的开关模式的结论。最后通过仿真和实验验证了结论的正确性。

双线电压合成矩阵变换器共模电压抑制

脉宽调制信号作用于矩阵变换器,输出电压中不可避免地会产生高频共模信号,对负载及周围电气设备产生较大危害。分析了双线电压合成策略下矩阵变换器在单位开关周期内共模电压的瞬时值。针对矩阵变换器特有的4步换流过程,定量分析换相延时对共模电压的影响。采用优化零输出状态的方法降低共模电压最大瞬时值,降幅可达到42.3%,有效减小矩阵变换器共模电压的负面效应,同时该方法受换流过程影响引起的共模电压变化量较小。通过样机实验,证明了优化零输出状态方法的可行性和有效性。

矩阵变换器双电压合成控制策略的实现

分析了矩阵变换器双电压合成控制策略的特点,用dSPACE的快速控制原型(RCP)实时仿真系统,对矩阵变换器的双电压合成控制策略进行了实时仿真,给出了实时仿真波形。仿真结果表明,此方法有好的快速性和可靠性,可快速评估系统的可行性。

多模矩阵变换器双电压合成策略抗电网扰动性能分析

分析了多模块矩阵变换器(MMMC)双电压合成控制策略的原理,并对其抗电网扰动性能进行分析研究。通过Matlab/Simulink进行仿真研究,得到的电压谐波畸变率与基波幅值几乎没有变化。试验表明,MMMC双电压合成控制策略具备自动修正能力,对电网具有抗扰动能力。

基于双空间矢量调制的双级矩阵变换器共模电压抑制研究

针对双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)的共模电压问题及现有共模电压抑制方法存在的不足,通过对TSMC共模电压分布规律的分析,在保证整流级零电流换流的基础上,提出对零矢量重新分布的改进的TSMC双空间矢量调制(double space vector modulation,DSVM)方法,有效降低了TSMC的共模电压幅值。仿真和实验结果验证了系统设计的可行性和改进调制方法的正确性。