一种高频链矩阵整流器的闭环控制方法

为解决三相高频链矩阵整流器稳态情况下LC滤波器谐振导致电网电流低频振荡,动态过程中系统强耦合造成输出响应差的问题,提出了一种基于输入滤波电容电压和滤波电感电流反馈的闭环控制方法。首先建立三相高频链矩阵整流器的数学模型,根据整流器的小信号数学模型,建立电容电压控制内环、电感电流控制外环的双闭环控制策略;利用波特图和零极点对消,设计双闭环控制策略中比例积分(PI)控制器的系数。在闭环控制策略中,前馈解耦的控制方法消除了坐标变换导致的d,q轴电流互相影响,并且动态电容电压的闭环控制抑制了电网输入侧LC谐振导致的电网电流低频振荡。最后,通过实验验证了所提矩阵整流器闭环控制方法的可行性与有效性。

矩阵整流器开关函数算法与电流空间矢量调制算法的研究

通过理论分析和仿真验证方法,研究了新型降压型矩阵整流器算法应用中的几个关键问题。建立了平衡与不平衡供电条件下矩阵整流器的开关函数算法,证明了平衡供电条件下该算法仍然能够实现MR的四象限能力,也证明了该算法与MR输入电流空间矢量调制(SVM)算法具有本质上的共性,并在详细分析平衡供电条件下电流SVM算法的基础上,给出了适用于3种不平衡供电条件下改进的电流SVM算法,包括波形畸变、幅值不平衡和初相不平衡,并且通过合理安排零矢量的作用区间而设计了一种共模电压抑制方法,使得共模电压降低一半,最后部分提供了基于Simulink7.0的仿真分析结果,验证了理论分析的正确性。

矩阵整流器单周期控制策略的研究

单周期控制(OCC)是一种同时综合调制算法与控制策略的非线性控制技术,采用该控制技术的电力电子变换器具有控制电路简单、动态响应速度快、抗输入干扰性能好等优点。在分析单周期控制原理与矩阵整流器工作原理的基础上,提出了一种三相输入电流的单周期控制策略,使三相输入电流在每个开关周期内达到平衡,实现矩阵整流器单位输入功率因数的控制效果,同时为了弥补单周期控制对负载扰动抑制能力的不足,增加输出电压PID控制环节,改善负载调整率。在利用Matlab/Simulink完成单周期控制的矩阵整流器系统仿真后,采用数字积分技术和新型自举电源驱动技术实现了单周期控制的矩阵整流器系统。仿真分析结果与实验结果验证了矩阵整流器单周期控制模型的理论分析是正确的,控制效果是良好的。

基于新型两步换流的高频链矩阵整流器控制

介绍了高频链矩阵整流器(HFLMR)的双极性电流空间矢量调制算法,提出了一种新型的两步换流方法,该方法无需输出电流方向的硬件检测电路,提高了换流过程的可靠性,降低了成本。提出了基于d-q坐标系的HFLMR闭环控制策略,能在宽负载变化范围内获得单位功率因数控制、高质量的输入电流和输出电压/电流。仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。

高频链矩阵整流器的研究综述

高频链矩阵整流器通过三相?单相AC/AC矩阵变换器与高频链结合并经由单相整流电路组合而成,自提出以来已获得长足发展。首先介绍了几种典型的高频链矩阵整流器拓扑结构,并重点分析比较了其高频调制策略,其中双极性电流空间矢量调制策略显示了较佳的综合性能。随后从控制方法和换流策略2个角度,系统回顾了高频链矩阵整流器的研究现状,并指出亟待解决的关键性问题。最后对其应用前景进行了展望,所述内容可为高频链矩阵整流器的研究提供一定的理论基础与技术参考。

矩阵整流器电流SVM算法的仿真分析

在分析了三相输入电压平衡条件下矩阵整流器的输入电流空间矢量调制(SVM)算法后,重点提出了一种适用于三相输入电压不平衡条件下的基于扇区可变和瞬时值计算的通用电流SVM算法,并为提高新算法对电压不平衡的适应能力和增加输出电压利用率提出了一种简单的处理方法。为了验证这种算法的有效性,基于SIMULINK6.0建立了接近实际系统设计的矩阵整流器仿真模型,在详细地描述了该模型建立原理后,分别给出输入电压平衡和三种不平衡条件下的仿真结果,该结果与理论分析结果相一致,反映了所提出算法的正确性。

不平衡电网下三相四桥臂高频链矩阵整流器及其解结耦鞍型波脉宽调制方法

为提高三相高频链矩阵整流器在不理想电网下的适用性,提出一种三相四桥臂高频链矩阵整流器拓扑,其在电压型三相三桥臂高频链矩阵整流器的基础上引入第四桥臂,旨在给输入不平衡的电流提供零序电流通路,进而提高其适用于不平衡电网的能力。为提高直流电压利用率,减小输入电流谐波,针对所提拓扑提出一种面向双向开关的数字实现式解结耦鞍型波脉宽调制(SAPWM)方法,其算法简便、灵活性强。为论证所提拓扑可分解为三个独立的单相高频链矩阵整流器,提出一种通过观测交流侧滤波电感两端电压波形来进行分析的新思路。最终实现了在电网电压一相跌落条件下仍能输出稳定的直流电压,输入电流谐波含量低且功率因数高。仿真和实验验证了所提拓扑及理论分析的可行性和有效性。

矩阵整流器功率特性研究

首先利用电路dq转换技术,基于电流空间相量算法推导了一种三相AC-DC MC,即矩阵整流器系统的完整dq变换模型,在此基础上进行了较为系统和全面的性能分析,包括功率特性分析,如电压利用率、输出电压极性、输入功率因数、有功功率、无功功率以及视在功率等性能指标,并绘制成图加以比较分析,便于对该变换器性能的认识。分析认为,该变换器是一种柔性的四象限三相AC-DC变换器,其特征为:①输出直流电压在负的最大值到正的最大值之间连续可调,最大值为输入相电压幅值的1．5倍,并依赖于输入电流位移和负载电阻;②功率开关电路部分等效成一个理想的变压器,能够调压和调流,同时能够进行前后级阻抗变换;③输入端有功功率、无功功率和输入功率因数都与输入电流调制度、输入滤波器参数、输入电流位移和负载电阻大小有关;④无功功率的调节能力依赖于有功功率的调节。还分析了单位输入功率因数的运行条件,划分了矩阵整流器四象限工作制及功率特性。

非正常工况下矩阵整流器的前馈模糊补偿控制

在分析了三相输入电压正常工况下矩阵整流器的输入电流空间矢量调制算法后,针对输入电压在非正常工况下将会对输出直流电压波形产生影响的问题,提出一种带前馈模糊补偿控制策略的输入电流空间矢量调制算法,通过检测和实时计算电压矢量的模并与正常值进行比较,采用模糊控制动态调整当前控制周期的调制系数,保证输出电压的稳定。详细介绍了该补偿策略的工作原理,建立仿真模型和研制试验样机,仿真和实验结果验证了补偿控制策略的可行性和有效性。

基于反馈控制的矩阵整流器研究

针对矩阵整流器输入电压不平衡和电压跌落的情况会对输出直流电压产生影响,采用一种带反馈控制策略的电流空间矢量调制算法。对实时检测输出的直流电压值与目标电压进行比较,再采用比例积分控制动态调整调制系数,保证输出电压平均值与设定值一致,同时抑制纹波。在Matlab/Simulink平台上建立模型,设定三相输入电压平衡、三相输入电压不平衡和电压跌落等情况进行仿真,仿真结果验证了所研究控制策略的正确性和有效性。

基于双变压器结构的多谐振高频链矩阵整流器的调制策略与建模分析

文中将高频链矩阵整流器(HFLMR)与多谐振结合,提出了一种双变压器结构的新型变换器拓扑,提高了系统的功率密度和传输效率.在控制方式上提出了一种适用于HFLMR的调制方法—双极性电流空间矢量调制(B-C-SVM),能够为多谐振单元输入一个正负交变的高频电压,并且能使电流在网侧正弦化,功率因数单位化.为了明确高频输入信号与多谐振单元之间的相互配合关系,分析了变换器的工作波形,并根据高频输入信号将一个周期分成六个阶段,然后对每个阶段的运行模态进行详细分析.此外,采用等效基波法对多谐振单元进行了建模分析,给出谐振参数与谐振频率点之间的关系,并推导了电压增益,即输出电压和输入电压的比值关系,然后根据关系式做出了电压增益曲线.最后,仿真结果验证了本文所提系统的有效性与可行性.

基于矩阵整流器的直流调速系统研究

对采用矩阵式变换结构的可控整流器工作原理进行了分析研究,并将其与直流调速系统相结合,提出了基于电流空间矢量调制控制策略的矩阵整流器-直流可逆调速系统。借助Matlab软件搭建控制系统仿真模型,对系统的运行性能进行了仿真实验分析。实验结果表明基于矩阵整流器驱动的调速系统达到了良好的控制效果,系统具有动态响应快、4象限运行、能量回馈以及变换器输入侧电流正弦性好、功率因数高等显著特性。

矩阵整流器输入与输出滤波器特性的研究

矩阵整流器是一种真正的降压型四象限AC-DC变换器,可以用在各种三相电压供电的直流电源领域。鉴于矩阵整流器采用波形高频合成原理实现输入电压-输出电压的变换和输出电流-输入电流的变换,并非纯硅变换器,输入LC滤波器与输出LC滤波器的设计至关重要,并决定着整流器系统的功能、性能和可靠性。在理论分析矩阵整流器与电流源PWM整流器具有共同变换本质的基础上,采用电路DQ转换方法,建立输入LC滤波器-矩阵整流器-输出LC滤波器系统的DC等效电路,重点分析了DC特性高低对滤波器参数设计要求,进而给出设计原则和参数选择公式,并进行实验验证。

三相级联型高频链矩阵整流器及其换流策略研究

提出了一种应用于高压场合的三相线电压级联型高频链矩阵整流器（LVCHLFMR）拓扑,该拓扑由基于HLFMR单元模块的三相线电压级联型变换器、高频变压器、单相整流器构成,可直接与三相系统相连,具有开关数量少、省略直流储能环节及结构紧凑等优点。分析了HLFMR的调制策略,在此基础上提出了针对三相桥直接级联结构特点的HFLMR改进换流策略,解决了采用常规换流时出现的负载开路问题,以及变换器工作状态切换至零矢量时的瞬时相间短路问题,仿真结果表明所提拓扑的正确性及改进换流策略的有效性。

基于四步换流策略的矩阵整流器的研究

本文在分析比较几种换流策略的基础上,着重分析四步换流策略的优点及其安全性,并利用基于空间矢量法的四步换流策略的矩阵整流器的仿真模型,通过Matlab/Simulink7.0软件进行仿真。仿真结果表明基于四步换流策略的矩阵整流器输出的电压所含谐波成分较少,畸变较小,特别在处理电流过零点的脉冲信号,四步换流策略更能做到安全换流。基于该理论分析和仿真结果,采用可编程逻辑器件(CPLD)实现,硬件电路实现结果验证了理论分析和仿真结果的正确性。

一种高频链矩阵整流器改进调制策略研究

针对高频链矩阵整流器(HFLMR)传统调制策略存在共模干扰强、直流纹波大以及开关管应力高等问题,提出了一种改进电流空间矢量调制策略。该策略重新设计矢量扇区,建立新的占空比计算公式,选择间相邻的有效矢量作为基本矢量合成参考电流矢量。与传统双极性电流空间矢量调制策略相比,该调制策略不仅有效地降低了输出共模电压峰值,抑制了直流电流纹波,而且减小了变换器二极管的电压应力。最后,搭建了一台基于数字信号处理器(DSP)+现场可编程门阵列(FPGA)的样机验证了所提调制策略的正确性和有效性。

一种矩阵整流器非线性积分滑模控制

针对不确定非线性的矩阵整流器滑模控制系统,依据一类具有"小误差放大,大误差饱和"特点的光滑连续非线性饱和函数,分别对传统的切换函数及其控制函数进行优化,以期形成矩阵整流器的非线性积分滑模控制,并在此基础上对输入功率因数进行了补偿。实验结果表明,所提控制策略在确保网侧为单位功率因数的同时具有良好的控制性能,且能有效地抑制滑模抖振,提高波形质量。

改进型混合PLL在矩阵整流器中的应用

分析了矩阵整流器的数字控制策略,针对电网三相不平衡时相位难以准确锁定的问题,基于两相静止α,β坐标系锁相环(PLL)技术,提出一种能够分离并跟踪两相静止α,β坐标系下网侧电压正序分量的改进型PLL算法,即延时信号消除αβ-PLL(DSC-αβ-PLL)。通过详细的理论分析和公式推导,结合仿真及实验对所提改进型PLL应用于矩阵整流器进行了验证。结果表明,该技术能够使矩阵整流器在三相不平衡故障下稳定、快速地跟踪并锁定电网的相位和频率信息,实现单位功率因数。

一种矩阵整流器的直流电压补偿策略

在中国制造2025的背景之下,对高性能矩阵整流器的需求日显突出。矩阵整流器作为由三相AC-AC矩阵变换器演变而来的新型整流解决方案,在过去的二十年间已经成为电力变换器界的研究热点。本文提出了一种基于空间适量调制算法的滑模补偿策略,可以有效解决三相不平衡输入导致的直流输出不稳定的问题。矩阵整流器是一种三相交流输入-单相直流输出,具有能量回馈能力的电力变换器,经过电力电子学者近三十余年研究,矩阵整流器的有关研究研究获得重大进展。

煤矿用新型三相交流-交流稀疏矩阵整流器原理分析

新型三相交流-交流稀疏矩阵变换器(SMC)中舍弃能量存储元件,与传统交流-交流矩阵变换器相比,仅使用了15个IGBT。研究表明,在超稀疏矩阵变换器(USMC)中,所使用的IGBT可以降低至9个,但该USMC中只有单向功率流,并且基波相位位移的输入和输出范围为±π/6。就此重点分析了稀疏矩阵操作参数中电压和电流转移比率的依赖关系,并与零电流换流方法相结合,描述了SMC、VSMC以及USMC的操作范围。