实际应用中的矩阵变换器空间矢量调制算法及优化调制模式

矩阵变换器在实际应用中会出现非理想状况,空间矢量调制策略算法不恰当会引起输出波形畸变。考虑输入非正常工况和换流时间问题,提出空间矢量调制策略的实现算法和优化的调制模式,以获得宽调节范围、低谐波的输出性能。首先提出一种采用矢量幅值之比实时计算电压调制比的方法,实现矩阵变换器在输入电压正常和非正常工况下均能输出三相正弦对称电压的目的;然后分析7种调制模式在考虑换流时间情况下窄脉冲出现的几率,在此基础上提出优化的调制模式,以解决窄脉冲引起的输出波形畸变问题;最后,设计一套基于数字信号处理器和现场可编程门阵列的控制系统,实现所提算法。实验结果验证了该实用算法的正确性。     

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。     

高频链矩阵变换器解结耦调制策略在风电场中的应用

由于风电场运行的波动性和不确定性,使高频链矩阵变换器输出侧电压电流谐波含量较高。为此,提出一种应用于风电场运行的高频链矩阵变换器解结耦调制策略。基于解结耦调制思想从单向可控开关的角度分析由双向开关组成的矩阵变换器,并引入极性选择信号实现拓扑解耦。进而通过优化空间矢量信号与极性选择信号的逻辑组合,进一步优化双向开关驱动逻辑,降低换流难度,使得矩阵变换器输出电压电流谐波含量明显减少,改善了电能质量。Matlab/Simulink仿真验证了所提调制策略的有效性与可行性。     

超稀疏矩阵变换器窄脉冲抑制

受开关器件性能的限制,超稀疏矩阵变换器(Ultra Sparse Matrix Converter,USMC)传统空间矢量调制策略中含有大量窄脉冲,从而引起输出波形发生非线性畸变。针对这种情况,本文分析了窄脉冲产生的原因,通过对传统调制策略进行改进,提出了一种窄脉冲抑制策略。该策略通过比较整流级各矢量占空比的大小,重新排列各矢量的工作顺序,避免了有效矢量的丢失;同时,在逆变级调制中适当插入零矢量来增大脉冲宽度,进而减少了窄脉冲的数量。该策略不仅有效抑制了窄脉冲引起的波形畸变,优化了USMC的输入-输出性能,而且简单易实现,无需增加额外硬件。实验结果证明了所提方案的可行性和有效性。     

矩阵式变换器的空间矢量脉宽调制优化方法

空间矢量脉宽调制和双向开关多步换流方式是矩阵式变换器的基本控制策略.针对多步换流过程在空间矢量脉宽调制中所引起的最小脉宽限制和输出波形畸变,提出一种优化调节方法.通过调整各个开关状态的脉宽,使整个采样周期内仍保持9段开关状态,并且每段开关状态的持续时间均大于双向开关多步换流过程.在一台2.7kVA的矩阵式变换器样机上进行实验验证.实验结果表明,采用提出的空间矢量脉宽调制优化调节策略,不仅消除了输出电压中的错误脉冲,而且降低了输出电压的总谐波畸变率(THD),在输出频率为15Hz时,THD降低约15%,有效地提高了矩阵式变换器的输出波形质量,保证了系统的安全可靠运行.     

优化矩阵变换器输入输出性能的控制策略研究

双向开关的换流是实现矩阵变换器的关键,但由于器件的固有开关时间以及驱动电路延时的个体差异,两个开关间的换流不能在瞬间同时完成.在分析经典的4步换流的基础上,借助窄脉冲的概念解释了换流过程中存在的不完全换流现象,并说明其危害.同时,从避开致使窄脉冲产生因素的角度出发,提出一种改进的双线电压合成策略以优化MC的输入输出性能,并将其与传统的窄脉冲处理方法作比较,说明该方法的优越性.最后通过仿真和实验得到结论的正确性.     

改善矩阵变换器低电压输出性能的研究

提出了一种改善矩阵变换器低电压输出性能的控制策略.与传统的双电压合成调制策略相比,在一个采样周期内,其参考输出线电压由一中间输入线电压和一最小输入线电压脉冲形成,大大减少了低电压输出时窄脉冲的数量,从而使因PWM脉宽小于开关换流所需时间引起的电压误差减少,输出电压、输入电流的谐波大为减少,改善了矩阵变换器低电压输出时的控制性能.通过仿真验证了该控制策略的正确性.     

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弓I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.     

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.     

矩阵变换器输出波形畸变分析及改善方法

矩阵变换器在低频低调制比输出时输出波形畸变较为严重,目前还没有文献较全面地分析其原因和补偿方法。对影响矩阵变换器输出波形畸变的原因进行分析,认为输出波形畸变是由多种因素造成的,主要包括窄脉冲、换流延时和管压降等。针对影响输出波形畸变的主次要因素,提出相应的改进方法,提出直接时间补偿方法以抵消换流延时带来的波形畸变;在极低调制比输出时,对管压降进行前馈补偿。实验证明,采用本文所提出的方法,较好地解决了输出电压波形畸变的问题,提高了矩阵变换器的运行性能。