矩阵变换器直接空间矢量调制策略的优化

矩阵变换器直接空间矢量调制策略存在开关频率倍频现象,开关频率提高会加大系统的开关损耗,增加换流过程和窄脉冲出现的几率,引起输出电压非线性畸变,恶化矩阵变换器的运行性能.提出一种空间矢量调制策略的优化方法,对每个功率器件的驱动信号进行优化分配,降低器件的实际开关频率;为了消除换流延时对输出波形的影响,根据输入电压扇区和输出电流对驱动脉冲进行延时补偿;利用3个零矢量调制消除窄脉冲.实验证明,该方法可以较好地改善低调制比时直接空间矢量调制策略的输出性能.     

非正常输入情况下双级矩阵变换器调制策略的改进

针对常规空间矢量调制法不能抑制非对称、畸变等非正常输入电压对双级矩阵变换器输出所产生的影响,对双级矩阵变换器空间矢量调制策略进行改进,提出一种新的非正常输入电压表示方法以及抗扰分量的概念,通过在整流调制矢量中引入抗扰分量来提高双级矩阵变换器的输出波形质量.本文分析了改进调制策略的原理,利用Matlab/Simulink分别对在常规调制策略和改进调制策略下的双级矩阵变换器(TSMC)输出性能进行了仿真对比,结论表明所提方法不仅能对非正常输入电压引起的输出谐波进行有效抑制,而且简单易实现,从而验证了所提方法的正确性.     

AC-DC矩阵变换器空间矢量优化调制模式研究

为减小输出电感电流纹波和窄脉冲,对AC-DC矩阵变换器空间矢量调制模式的优化进行深入研究。根据AC-DC矩阵变换器原理及工作模式得到输出电感电流纹波表达式及特性,分析7种调制模式零矢量与电流纹波最大幅值的关系,提出减小电流纹波的零矢量优化方法;考虑换流过程,分析不同调制模式窄脉冲条件和几率;为减小电感电流纹波和窄脉冲,提出一种分段优化调制模式,以实现输出电压全范围调节,改善输入输出波形质量。仿真和实验验证了本文的结论,表明了提出的优化调制策略的正确性。     

一种矩阵变换器的低调制比策略及实现

针对矩阵变换器空间矢量调制策略在低调制比输出时引起的换流问题及输出波形的非线性畸变,提出了三零矢量调制的空间矢量调制方案,同时设计了一套基于DSP和FPGA的控制系统.通过实验验证了该控制策略的可行性和正确性,达到了改善在低调制比给定时输出电压波形的目的,提高了矩阵变换器的运行性能.     

矩阵变换器在非正常输入电压下的调制方法

由于矩阵变换器没有中间直流储能环节,输入端的任何扰动都会对输出端产生影响.为了保证矩阵变换器系统在非正常输入电压工况下仍能安全稳定运行,基于空间矢量调制策略提出了一种采用输出电压和输入电压空间矢量幅值实时计算电压调制比的方法.该方法通过采集输入端电压的瞬时值对开关状态的占空比进行实时调节,从而保证输入电压在正常和非正常...     

矩阵变换器空间矢量调制的闭环控制研究

开环控制的矩阵变换器空间矢量调制方法在输入端有随机扰动的情况下,输入电流、输出电压易出现波形畸变和谐波,为此提出输出电压闭环控制方法。对实际输出电压进行实时采样,计算其旋转空间矢量的相位、幅度以及与期望输出电压的空间矢量对应各量的偏差,将两者的相位偏差和幅度偏差作为负反馈量,加到下一个采样周期中以修正开关调制矩阵函数,从而实现系统的闭环控制。给出了算法的具体实现方法,仿真验证了算法的正确性和有效性。     

一种提高矩阵变换器电压增益的空间矢量调制法

与传统的电压源型逆变器相比,矩阵变换器主要的缺点之一是在输入及输出电流为正弦时,输出输入电压传输比限制在0.866。为克服此缺点,在传统的矩阵变换器空间矢量调制方法的基础上,提出了一种提高电压增益的调制策略,进行了详细说明,概念清楚、控制简单,不需要复杂的数学计算。此调制策略没有使用零矢量,较传统方法换流数量减少,输出输入电压传输比提高到0.95以上,但输出电压及输入电流波形出现了一定程度的畸变。通过仿真证实了理论分析,也显示了此调制策略的优缺点。     

矩阵变换器空间矢量调制的闭环控制研究

开环控制的矩阵变换器空间矢量调制方法在输入端有随机扰动的情况下,输入电流、输出电压易出现波形畸变和谐波,为此提出输出电压闭环控制方法。对实际输出电压进行实时采样,计算其旋转空间矢量的相位、幅度以及与期望输出电压的空间矢量对应各量的偏差,将两者的相位偏差和幅度偏差作为负反馈量,加到下一个采样周期中以修正开关调制矩阵函数,从而实现系统的闭环控制。给出了算法的具体实现方法,仿真验证了算法的正确性和有效性。     

电压传输比为1的矩阵变换器调制策略研究

将矩阵变换器等效为虚拟整流和虚拟逆变,并对整流级采用不可控调制,逆变级采用空间矢量过调制策略,以解决电压传输比低和调制算法复杂的问题。理论分析与仿真结果表明,双模过调制模式Ⅰ、模式Ⅱ和单模过调制策略均可使矩阵变换器电压传输比提高到1.0以上。综合电压传输比和输出波形畸变两方面因素,得出双模过调制模式Ⅰ是最理想调制策略。     

适用于双级矩阵变换器的空间矢量过调制策略

针对双级矩阵变换器电压传输比低的固有缺陷,结合电流型及电压型变换器的过调制策略,提出了分别适用于双级矩阵变换器整流级和逆变级的空间矢量过调制策略,该过调制策略使最大电压传输比从0.866提高到1.053,输出电压基波幅值精确线性控制,谐波畸变率较小,其中逆变级调制策略还可有效抑制输入电压突升突降对输出性能的影响,同时无需预存大量数据,算法简单,易于实现。仿真和实验表明了文中过调制策略的可行性和正确性。     

输入不平衡时双级矩阵变换器调制策略的改进

针对输入电压不平衡时双级矩阵变换器输出电能质量差且电压传输比低等问题,在空间矢量脉宽调制基础上提出了一种混合型控制策略.整流级采用过调制策略,保证负载侧输出最大功率,逆变级通过时变电压调制系数来实时修正逆变级占空比,确保负载侧三相对称输出,利用Matlab/Simulink对该调制策略下TSMC输出性能进行了仿真研究.仿真结果表明该方法不仅能有效改善非对称输入时输出波形,提高电压利用率,而且算法简单易于实现.     

间接矩阵变换器有零空间矢量调制策略研究

针对间接矩阵变换器(IMC)无零矢量空间矢量调制(SVM)时直流侧输出平均电压存在低频脉动的问题,研究了一种直流侧平均电压为恒值的有零矢量SVM策略,推导了该调制策略的表达式,分析了零电流换流原理,给出了实现框图,并最终搭建了一台基于XE164单片机+CPLD的实验样机。实验结果表明,采用有零矢量SVM的IMC不仅可以满足日益严格的电网电能质量要求,同时输出具有更优异的传动性能。     

永磁同步电机-矩阵变换器新型电流调制策略研究

为保证矩阵变换器具有良好的输入与输出性能,提出输入电流空间矢量调制与正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)电流控制相结合的控制策略,构建交交驱动的永磁同步电机矢量控制系统。把矩阵变换器等效为虚拟的交直交结构,详细分析了输出电流的合成过程,并推导出一个开关周期内矩阵变换器虚拟直流环节的电压与电流表达式,为实现矩阵变换器的虚拟逆变器及虚拟整流器的对应控制策略提供了理论依据。原理样机试验结果表明,采用空间矢量SPWM电流控制的矩阵变换器-永磁同步电机系统不仅达到了良好的矢量控制,而且也提高了输入侧的性能。     

矩阵变换器驱动异步电动机仿真研究

论述了空间矢量调制矩阵变换器基本原理,深入分析了空间矢量调制策略,推导出矩阵变换器开关状态表,在MATLAB/SIMULINK平台上,建立了矩阵变换器简单实用的仿真模型,并针对矩阵变换器驱动异步电动机起动、运行的开环系统进行了仿真,仿真结果验证了空间矢量调制策略的可行性和正确性,表明矩阵变换器具有优良的输入输出特性,为矩阵变换器在高性能的交流调速闭环系统中的具体实用打下基础.     

PDM Control Method for a Matrix Converter Converting Several‐Hundred‐kHz Single‐Phase Input to Commercial Frequency Three‐Phase Output

This paper discusses pulse density modulation (PDM) control methods for a single‐phase to three‐phase matrix converter (MC) in high‐frequency applications. The proposed circuit is used as an interface converter for a wireless power transfer system. This converter can input a frequency of several hundred kilohertz and output a low frequency, that is, 50 Hz or 60 Hz, for a commercial power grid. The proposed circuit implements zero voltage switching (ZVS) operation by using PDM control methods and obtains high efficiency. In this paper, two PDM control strategies are compared: delta–sigma conversion and the PDM pattern generation method based on space vector modulation (SVM), which is proposed here. Also, the experimental results obtained with the proposed system will be presented and discussed. The total harmonic distortions (THDs) of the output voltage with delta–sigma conversion and the PDM pattern generation method based on SVM are found to be 5.96% and 2.15%, respectively. In addition, the maximum efficiencies with delta–sigma conversion and the PDM control based on SVM are 93.4% and 97.3%, respectively. From the results, the validity of the PDM control based on SVM has been confirmed for improvement of the output waveforms and reduction of the switching loss.     

矩阵变换器直接开关函数调制策略的研究

对矩阵变换器开关器件调制策略的研究，提出了基于直接开关函数调制策略实现矩阵变换器功率器件控制信号的原理；建立了输入侧滤波器的仿真模块，以改善矩阵变换器输入侧的电流波形；建立了离散化的开关函数仿真模块，以适用于数字仿真和工程试验；建立了开关信号发生仿真模块，以实现功率器件控制信号的输出；将各个仿真模块进行组合得到矩阵变换器的整个仿真模型。然后通过Matlab／Simulink软件仿真，给出了主要的仿真波形。仿真的结果表明该矩阵变换器采用直接开关函数的调制策略是切实可行的，该调制策略不仅使功率器件控制信号的方法具有清晰易懂、简单有效的优点，而且实现了矩阵变换器良好的输入输出电气特性。     

Improvement of pulse pattern for space vector modulated matrix converters

Novel modulation which consists of conventional space vector modulation (SVM) based on a virtual AC/DC/AC conversion and carrier signal modulation for matrix converters is proposed. In this proposed modulation, duties for the switching pattern decided by conventional SVM are changed into those for each switch of matrix converter. The new duties for each output phase are compared with the triangle carrier. By using proposed modulation, switchings between the input phase voltage with minimum value and the voltage with maximum value are eliminated. In this paper, the conventional SVM and proposed modulation are explained. Next, for both conventional and proposed modulations waveforms of input current, output voltage and output current and their frequency spectra are calculated by PSIM simulation program. Simulation results show the proposed modulation can reduce harmonics of output voltage waveforms. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 171(1): 46–54, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20903     

无功功率可控的双级矩阵变换器空间矢量调制策略

双级矩阵变换器是一种新型拓扑结构的矩阵变换器,它相对常规矩阵变换器更具发展潜力。文中提出了参考输入电压概念,在双级矩阵变换器空间矢量调制策略中利用参考输入电压来实现无功功率的调节,并给出了详细的调制方法,分析了输入功率因数和双级矩阵变换器电压传输比的关系。仿真结果表明：所提出的方法能获得优良的输入输出性能、能有效调节双级矩阵变换器输入功率因数。     

基于最优马尔可夫链的双级四脚矩阵变换器随机载波调制策略

为了抑制不平衡负载中的零、负序扰动,提出一种基于载波调制的双级四脚矩阵变换器解决方案;为了提高功率变换系统的综合性能,提出一种基于最优马尔可夫链的随机载波四脚矩阵变换器调制策略。该调制策略是一种以随机过度矩阵为优化变量,以开关次数和输出电压波形质量为综合优化目标的优化调制策略,同时能一定程度地减轻电磁干扰问题。由于各性能指标的精确解析描述过于复杂,采用一种近似描述的方法,一方面能有效反映系统的真实性能,另一方面极大简化了优化任务。仿真与实验结果验证了该方法的正确性。