采用过调制技术的矩阵变换器应用技术研究

矩阵变换器MC(Matrix Converter)是一种新型的电力电子功率变换器,但现有的MC电压传输比低(<0.866),制约了MC的应用。在介绍MC双空间矢量脉宽调制技术原理的基础上,提出适合MC的过调制方法,研究了MC输出电压传输特性及其谐波分布。通过Matlab/Simulink仿真及样机实验,分析比较了线性调制(0相似文献   

双级矩阵变换器的过调制策略

针对双级矩阵变换器常规调制策略电压传输比低的问题,在不改变双级矩阵变换器拓扑结构的前提下,该文提出了一种可以提高电压传输比的双级矩阵变换器调制策略。该调制策略将双级矩阵变换器分为两级控制：整流级采用常规电流空间矢量合成法;逆变级根据电压传输比的不同要求将电压空间矢量调制区域分为线性调制区和过调制区。根据过调制程度要求的不同,又将过调制区域分为过调制区域Ⅰ和过调制区域Ⅱ,各个区域分别采用不同的调制模式控制逆变级的输出。论文从理论上分析了过调制策略的原理。仿真和实验结果表明, 双级矩阵变换器过调制时输出电压基波可以精确控制,谐波畸变率比较小,输入输出电流波形质量好。     

矩阵变换器过调制策略的研究

为了提高矩阵变换器的电压传输比,提出了多种过调制策略。将矩阵变换器等效成虚拟的整流级和虚拟的逆变级,两者相结合完成对矩阵变换器的电压调制,在虚拟逆变级采用过调制策略可提高矩阵变换器的电压传输比。对在虚拟逆变级采用的双模过调制模式Ⅰ、模式Ⅱ过调制策略,单模过调制策略,基于极限轨迹法的过调制策略,基于人工神经网络的过调制策略加以总结,并分析出各自的优点及缺点,针对不同矩阵变换器的系统要求,采用不同的过调制方法。     

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。     

传统矩阵变换器最小相位误差空间矢量过调制策略

对传统矩阵变换器的电压传输比特性进行理论研究,推导瞬时电压传输比与输出/输入频率比、输出电压初始相位和输入功率因数角之间的函数关系,分析瞬时电压传输比的变化规律。通过对输出线电压进行二重傅里叶变换,得到传统矩阵变换器最小相位误差过调制下的电压传输比上限值。在此基础上,提出一种基于线性加权原理的最小相位误差过调制策略。仿真与实验结果验证,所提策略可使传统矩阵变换器的基波电压传输比达到0.953,同时保证调制输出电压基波幅值相对参考电压幅值的误差小、输出电流谐波含量低。     

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。     

矩阵变换器的过调制策略

将矩阵变换器等效成虚拟的整流器和虚拟的逆变器,再将两者结合完成对矩阵变换器的电压调制。在虚拟逆变级采用过调制策略可提高矩阵变换器的电压传输比。对在虚拟逆变级采用的双模过调制模式I、模式Ⅱ过调制策略、单模过调制策略、基于极限轨迹法的过调制策略、基于人工神经网络的过调制策略加以总结,并分析出各自的优点及缺点。针对不同矩阵变换器的系统要求,采用不同的过调制方法。     

矩阵变换器空间矢量PWM过调制策略的研究

针对矩阵变换器在实际应用中存在电压传输比较低的问题,基于空间矢量PWM研究了矩阵变换器的两种过调制策略.在过调制策略中根据电压调制系数不同,给出了参考电压矢量不同的调整策略,以提高电压传输比.在MATLAB下对过调制策略进行了仿真研究,仿真实验结果证实所提出的空间矢量PWM过调制策略能有效提高矩阵变换器的电压传输比.     

谐波注入法矩阵变换器电压传输特性研究

矩阵变换器至今还停留在实验研制阶段的主要原因之一是其电压传输比低,因此提高矩阵变换器电压传输比具有较大的现实意义.提出了一种基于谐波注入法的矩阵变换器控制策略,并对其电压传输特性进行了研究.利用MATLAB对该控制策略进行了仿真及样机实验.实验结果验证了该方法的可行性和有效性,并为矩阵变换器的进一步研究和应用提供了理论依据.     

矩阵变换器间接空间矢量过调制策略分析与研究

矩阵变换器线性调制区域最大电压传输比为0.866,为克服矩阵变换器电压传输比低的缺点,采用过调制策略成为一种行之有效的解决方法,且不需要额外设备。传统基于不同矢量组合的过调制方法大多数是从逆变级入手,提高矩阵变换器电压传输比,而对整流级即输入电流关注较少,使得输入电流谐波含量较大。在分析传统基于不同矢量组合过调制中六边形矢量和基本矢量对输出电压性能影响的基础上,提出一种新的间接空间矢量过调制策略,对整流级和逆变级采用不同的矢量组合及权重因子优化设计,可获得更小的输入电流谐波和输出电压误差。仿真和实验结果均证明了所提过调制策略是切实可行的。     

一种应用于多电平SVPWM的过调制算法

为提高多电平逆变器电压输出能力,提出一种适用全调制度范围的过调制方法,该方法是对多电平逆变器线性调制区的扩展。基于两电平简化算法,根据调制度m_i(0≤m_i≤1),划分为三种调制模式,即线性模式(0≤m_i0.907),过调制模式Ⅰ(0.907≤m_im_(max2))和过调制模式Ⅱ(m_(max2)≤m_i1)。过调制模式Ⅰ引入补偿因子λ,补偿了系统在过调制区域的伏秒损失;在过调模式Ⅱ中,引入简化"压频"计算,可快速计算切换角度αh。三种模式均无需存储数据及复杂的计算公式,易于拓展至n级电平及处理器数字化实现。基于五电平NPC/H型逆变器,仿真及实验表明,在全调制度范围内,该算法具有输出基波电压增益线性、谐波含量低及易于实现的特点。     

双级矩阵变换器空间矢量过调制策略研究

针对双级矩阵变换器(two stage matrix converter,TSMC)电压传输比偏低的问题,在空间矢量调制策略基础之上,分别将双模和单模两种过调制技术引入TSMC的整流级和逆变级。分析了这两种过调制技术运用于双级矩阵变换器的基本原理,给出了实现算法,在Matlab/Simulink下进行了算法的仿真实现,并通过仿真实验比较了两种技术的输出性能。实验结果表明,双级矩阵变换器采用过调制技术不仅可将电压传输比提高至1左右,而且输出波形质量较好。为双级矩阵变换器的进一步研究和应用提供了理论参考。     

一种基于Boost电路的新型矩阵变换器及其谐波分析

在交-直-交矩阵变换器的中间直流环节上串联-工作在高频脉冲状态下的Boost升压电路,形成了一种基于Boost电路的交-直-交矩阵变换器Boost MC(boost matrix converter).利用其在高频脉冲状态的升压能力,达到提高矩阵变换器的电压传输比的目的.推导了相关的数学模型,讨论了Boost电路的不连续导通(DCM)工作模式,分析了电路拓扑结构,重点讨论了Boost MC的升压原理并对输入电流和输出电压进行了谐波分析.仿真试验结果验证了该方案的有效性和正确性,电压传输比可达到1.0以上,输出电压波形非常接近正弦波,谐波含量增加不多,且主要为开关频率附近的高次谐波.     

基于多轨迹矢量加权的矩阵变换器过调制策略

针对矩阵变换器的电压传输比较低的问题,提出了一种矩阵变换器的新型过调制策略,该策略利用圆形轨迹矢量,六边形轨迹矢量和基本矢量加权合成得到综合矢量,不同轨迹矢量的加权对应不同的调制区.调制区分为线性区和过调制区,过调制区又分为过调制Ⅰ区和过调制Ⅱ区,各个区域分别采用了该过调制方法.本文从理论上分析了这种过调制策略的可行性...     

变频输入矩阵变换器的过调制技术研究

矩阵变换器作为一种新型的功率变换器,具有输入输出频率任意变化,输入功率因数可调等优点。本文将矩阵变换器运用于变频输入恒频输出系统,为解决矩阵变换器电压传输比比较低的问题,对矩阵变换器采用过调制策略,并对过调制区的电压传输比与调制此之间的关系进行了分析。仿真和原理样机实验结果表明该方法可行性。     

一种基于极限轨迹法的新型矩阵变换器过调制策略(英文)

针对矩阵变换器波形质量差和调制策略复杂的问题,本文提出了一种新型的基于极限轨迹矩阵变换器的过调制策略。该策略适用于虚拟不可控调制的矩阵变换器且在整个过调制区域中用于确保线性调制,算法简单。这种简单的控制算法减少了存储空间,而且用线性运算替换了查寻表格。仿真和实验表明电压传输比从0.95提高到1.0,并且有效地改善了输出波形质量。     

基于二次谐波环流注入方法的混合MMC电容电压平衡控制策略

当高压直流输电系统直流侧电压降低时,混合模块化多电平变换器(MMC)将工作在过调制状态,面临电容电压不平衡的问题.分析过调制状态下混合MMC中半桥与全桥子模块电容充放电过程与能量变化,提出一种简化的二次谐波环流参考幅值的生成方法.采用二次谐波环流注入方法避免混合MMC中半桥与全桥子模块电容电压不平衡的发生,实现半桥与全桥子模块电容在一个周期内的充放电平衡,使混合MMC在直流电压降低时继续传输有功功率.仿真与实验结果表明,所提出的二次谐波环流注入方法能够有效实现混合MMC在过调制状态下的电容电压平衡.     

四开关三相逆变器全调制度范围内两种等效PWM算法

为提高两电平逆变器单桥臂故障重构拓扑四开关三相逆变器(FSTPI)的直流电压利用率,提出了一种FSTPI的空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制算法,该算法根据调制度的大小将整个过调制区域划分为过调制模式Ⅰ区、过调制模式Ⅱ区和过调制模式Ⅲ区。为揭示全调制度范围内FSTPI的SVPWM算法和载波脉宽调制(CBPWM)算法的内在联系,从调制函数角度出发,基于PWM规则采样法,分别推导了与这三个过调制模式区SVPWM算法等效的CBPWM算法,并得到了随着调制度变化,全调制度范围内CBPWM相应等效调制函数的变化规律。理论研究表明,全调制度范围内,FSTPI的SVPWM算法是一种特殊形式的CBPWM算法。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和有效性。