T型三电平间接矩阵变换器拓扑结构和调制策略

针对传统三电平间接矩阵变换器(TLIMC)传输效率低,开关损耗大,成本较高等缺点。此处提出新型T型TLIMC的拓扑结构以及空间矢量调制策略。该变换器拓扑结构是由两个相同的整流器和一个T型三电平逆变器组成。具有较高的电压传输比,其实现成本较低,控制策略也较为简单,相比传统的TLIMC有着更好的可行性,新型TLIMC采用双空间矢量调制策略。整流级采取无零矢量调制,使输入功率因数达到最大。逆变级利用“最近三矢量”原则合成输出电压,计算基本矢量占空比,求得TLIMC的最大电压传输比。通过Matlab/Simulink搭建仿真模型对提出的设计思路进行仿真实验,结果证实了理论分析的正确性。并且搭建样机平台,验证了所提拓扑和调制策略的有效性。

使用空间矢量调制的三电平矩阵变换器控制策略

在传统矩阵变换器和三电平逆变器的基础上,从多电平矩阵变换器的拓扑结构和工作原理出发,介绍用空间矢量调制策略实现这种新颖的多电平矩阵变换器三电平变换的方法和具体步骤,给出了以Matlab/Simulink为工具的仿真结果,验证了该方法的可行性以及三电平矩阵变换器的良好性能,对进一步研究多电平矩阵变换器有一定的参考价值。

三电平矩阵变换器的电路拓扑与控制策略

多电平矩阵变换器(MMC)是在传统矩阵变换器(CMC)和多电平逆变器的基础上提出的一种新颖的电力变换装置,区别于以往将三电平矩阵变换器用两电平运行的调制策略,提出了三电平矩阵变换器的三电平运行调制策略,并可以推广到多电平。介绍了三电平矩阵变换器拓扑电路的生成,分析了构成拓扑电路的H桥开关单元工作状态,并详细地讨论了支路连接操作规律和开关单元操作规律。论述了基于空间矢量调制原理所产生的19个基本空间矢量及其构成的六边形空间矢量图,并提出了三电平运行时的调制策略。构建了Matlab/Simulink的三电平矩阵变换器的仿真模型,进行了仿真试验。仿真结果验证了调制策略的正确性,输出线电压形成5个电平的正弦波形,比传统的二电平矩阵变换器的输出波形更接近正弦波,谐波含量更低。

矩阵变换器新型间接空间矢量调制算法

对矩阵式变换器间接空间矢量调制算法进行了深入研究。采用间接空间矢量调制时,传统虚拟整流及虚拟逆变调制需对直接检测信号进行复杂坐标变换以获取相应控制量,调制过程涉及扇区判断及大量三角函数运算。本文通过三角函数解析直接检测信号关系,提出一种新型虚拟整流、虚拟逆变直接检测信号扇区判断及占空比计算方法。与传统间接空间矢量调制方法相比,该方法省去?-?坐标变换及极坐标变换、大大简化程序实现流程,提高了实时性。仿真实验验证了该方法的正确性和可行性。

二极管箝位式多电平逆变器直流侧电容电压不平衡机理的研究

多电平逆变器能产生多阶梯、低失真电压波形,特别适合于大功率高电压场合。其中二极管箝位式多电平逆变器(DCMLI)因无需独立的直流电源来维持每级电压而备受关注。但由于该逆变器存在直流侧电容电压的不平衡问题,因而还未能在有功功率变换中得到广泛应用。文中采用空间矢量法研究了负载功率因数对二极管箝位式多电平逆变器(DCMLI)直流侧电容电压不平衡的影响,建立了功率因数与电容电流之间的数学关系。利用DCMLI的电容电流模型计算出了各开关状态下的电容电流大小和方向,并引入不平衡空间矢量的概念,从而揭示了产生DCMLI电容电压不平衡的机理。认为只有舍去不平衡矢量,才能通过选择合适的冗余开关状态使DCMLI电容电压达到平衡。仿真验证了结论的正确性。

CRH1与CRH2动车组牵引变流器性能比较与优化

动车组牵引变流器的性能是评估动车组安全高效运行的重要指标之一。以CRH1A和CRH2A型动车组牵引变流器为对象,基于Matlab/Simulink仿真软件对两种变流器的性能及其优化进行了研究。根据两种变流器主电路实际设计参数分别建立了各自的仿真模型,比较和分析了相应主电路结构及其对应的控制策略对系统输入输出性能的影响。在此基础上,探究了空间矢量脉宽调制SVPWM控制策略应用在CRH2A型动车组变流器中对改善变流器输入输出特性及动态性能的效果,通过仿真建模初步验证了该结论。仿真结果和数据基本符合预期目标。

双级矩阵变换器空间矢量调制策略改进

针对双级矩阵变换器空间矢量脉宽调制策略存在控制复杂度高、不能对双级矩阵变换器的输入功率因数进行调节的问题,提出了采用间接空间矢量调制策略的方案:①各PWM周期内直流平均电压为一恒定值,从而免去了逆变级调制系数的修正;②输入功率因数角可调。同时,利用参考电压和变换矩阵对该调制策略进行简化,使其能够更有效地控制无功功率和输出电压。仿真结果验证了该调制策略的正确性和有效性。

基于空间矢量的三电平间接矩阵变换器简化策略研究

针对传统三电平空间矢量脉宽调制的开关矢量作用次序的选取较为复杂、算法的运算量较大等缺点,提出一种运用到三电平间接矩阵变换器上的简化空间矢量调制策略。该方法在整流级采用无零矢量的调制策略,保证输入电压功率因数达到最大。逆变级采用简化扇区的空间矢量调制,使参考电压旋转归一到第一扇区,然后进行参考电压修正和降电平处理。该调制策略与传统调制策略相比,不仅使算法运算量比原来减少,无需预先存储大量数据,还使谐波畸变率比原来降低。通过仿真对简化的空间矢量调制策略进行验证,并且搭建样机平台,用实验的方法对该策略的可行性和正确性进行验证。

三相-两相矩阵变换器的空间矢量调制策略及其实现

基于三相-两相矩阵变换器的三端输出拓扑结构提出了一种空间矢量调制策略,该策略采用间接变换技术,将矩阵变换器看成是虚拟整流和虚拟逆变的组合。着重分析了虚拟逆变环节,给出了具体的调制算法,并通过综合虚拟整流及虚拟逆变环节得到了矩阵变换器占空比的计算公式。基于dSPACE平台的实验结果表明,运用该调制策略的矩阵变换器可以获得相位相差90°的对称两相正弦输出电流和具有单位功率因数的正弦输入电流,验证了该调制策略的正确性和有效性。

二极管箝位式五电平变换器直流侧电容电压的控制

多电平逆变器能产生多阶梯、低失真电压波形,特别适合于大功率高电压场合。在多电平逆变器中,二极管箝位式由于具有不需要独立的直流电源、控制简单等优点倍受青睐。然而由于它存在直流侧电容电压不平衡问题,因而还未能够在有功功率变换中得到广泛应用。针对这一问题,文献[2]中曾有研究,但牺牲了电平数(当输出电压较大时)。本文将逆变器和整流器结合使用,利用整流器和逆变器对直流侧电容共同作用,既控制了电容电压平衡,又增加了电平数,使谐波受到一定程度的抑制。文中采用MATLAB 仿真验证了该方法的有效性。

Z源型单相全桥中点钳位逆变器研究

为了克服传统多电平逆变器不能升降压的缺点,将Z源阻抗网络引入传统单相全桥中点钳位型(NPC)逆变器。通过对Z源型单相全桥NPC逆变器工作原理的详细分析,采用单相多电平空间矢量调制方法,将直通状态导入冗余矢量,对冗余矢量进行合理组合后可实现逆变器的中点电位自平衡和升降压输出。在理论分析的基础上,对Z源型单相全桥NPC逆变器进行仿真和实验,结果证明了拓扑结构的优越性及调制策略的可行性。

矩阵变换器空间矢量PWM策略的研究

在分析三相-三相矩阵变换器数学模型的基础上,给出了基于虚拟整流器和逆变器的矩阵变换器的等效结构。在此基础上提出了基于常用空间矢量PWM策略的矩阵变换器的空间矢量PWM算法,并在MATLAB仿真环境下建立了矩阵变换器的仿真模型,给出了仿真实验结果。实验结果证实了所提出的空间矢量PWM策略正确性和可实现性。

基于空间矢量法的矩阵变换器输入过零点检测补偿电路

由于矩阵变换器输入滤波电路存在电感、电容，因此使输入电压存在一定的相位偏移，这种偏移随着输入电流的增大而增大，因此有必要对这部分的电压偏移进行补偿。通过采样滤波前后电压波形，得出偏移电压相位角后对矩阵变换器进行补偿，使输入侧功率因数得到了改善。