不平衡输入3-1矩阵变换器输入电流谐波抑制研究与实现

针对输入电压不平衡条件下三相-单相矩阵变换器的双空间矢量控制策略进行了研究。为补偿三相-单相矩阵变换器输出的脉动功率,推导了采用单电感进行功率解耦的调制函数,在分析不平衡输入电压下三相-单相矩阵变换器的输入电流谐波的基础上,推导了将输入电压正序分量作为输入电流参考矢量下输入电流解析式,对比分析了与传统控制方式之间电流谐波的优化关系,提出正序电压作为输入电流参考矢量并采用动态调制比进行输出相与解耦相调制的控制策略,构建了实现该控制策略的系统模型并进行了系统仿真验证。在此基础上搭建了实验样机,仿真及样机实验结果表明该控制策略在维持输出电压稳定性的同时显著降低了输入电流谐波含量,验证了理论分析的正确性和所提出的控制策略的可行性。     

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。     

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。     

矩阵变换器电流控制策略

分析了传统矩阵变换器空间矢量调制策略,提出一种新型的矩阵变换器电流控制策略.该控制策略在虚拟整流部分,通过适当选取输入电压可实现高输入功率因数控制;在虚拟逆变部分,在一个采样周期内通过对输出电流进行基于规则的滞环跟踪控制及对虚拟逆变器的合适矢量选择,确保输出电流的误差在一个小的滞环宽度内.新型电流控制策略相比传统的基本滞环控制,减少了输入电流的谐波,改善了矩阵变换器的输入、输出性能.通过Matlab软件仿真分析并搭建Dspace硬件实时仿真平台对所提控制策略进行了实验研究,仿真及实验结果验证了新型电流控制策略的正确性.     

基于输入电流正弦化的三相-两相矩阵变换器控制策略

以实现输入电流正弦控制为目标,推导了系统两相输出电压调制函数表达式的约束关系。针对常规空间矢量调制策略下的扇区划分数量较多,提出了带中线拓扑结构的三相-两相矩阵变换器(3-2MC)新型扇区划分方式以减少到24种扇区。基于该扇区划分提出了新的空间矢量调制策略,分析了矩阵变换器在该控制策略下的工作模态,给出了具体调制算法与占空比的算式,分析并推导了3-2MC输出与输入电压利用率表达式。最后,用MATLAB/Simulink对系统模型进行了动态与静态仿真研究,结果验证了该调制策略的正确性和有效性。     

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.     

基于高频矩阵变换器的新型开关电源

针对开关电源输入级存在谐波污染、功率因数低、效率低等问题,研究了一种基于高频矩阵变换器的新型开关电源。结合高频矩阵变换器和高频变压器,经二极管全桥整流,输出稳定的直流电压,将3级结构简化为2级结构。采用双极性电流空间矢量调制算法,可保证单位功率因数输入。采用输出电压闭环控制,在输入电压波动、负载变化的情况下均可保证输出电压稳定,显示了其良好的稳定性、动态性以及抗扰性。通过Matlab/Simulink仿真验证了调制和控制策略的正确性。     

一种基于输入电流矢量相位的新型间接矩阵变换器空间矢量过调制策略

为进一步提高间接矩阵变换器的电压传输比,本文提出一种调节输入电流矢量相位的空间矢量过调制策略。该策略将矩阵变换器电压传输比提高到1.05,且实现了输出电压基波幅值与参考输出电压无误差。本文首先分析了不同空间矢量调制下的整流级和逆变级输入电流和输出电压矢量,在此基础上,对过调制区进一步划分,增加了过调制Ⅲ区,并将调节输入电流矢量相位作为过调制Ⅲ区的过调制策略;同时利用傅里叶积分准确地分析过调制区输出电压基波幅值与参考输出电压的关系及输入输出低频谐波分量。最后通过实验验证了该过调制策略的有效性和输入、输出的低频谐波特性。     

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。     

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。