基于矩阵变换器的400Hz单相交流电源

依据三相/单相矩阵变换器(31MC,3-phase to 1-phase matrix converter)拓扑及SPWM控制技术,设计了一台单相400 Hz 4 kVA交流电源。提出了一种门极分时驱动策略,该信号综合了整流开关函数及SPWM信息,具有扇区自动切换,双向开关自然换流功能。该方法无需检测负载电流或双向开关两端电压降的极性,可靠性高,易于实现。文章详细地分析了此交流电源的工作原理,通过仿真和试验验证了方案的正确性。     

单相高频链矩阵变换器调制策略研究

针对单相高频链矩阵变换器阻感性负载安全换流问题,提出了正弦脉宽调制(SPWM)常规调制策略和SPWM混合调制策略两种解耦分时驱动策略,这两种策略均改变了矩阵变换器双向开关管共用一个驱动信号的方法。通过对比,突出了SPWM混合调制策略的优点,该策略无需检测负载电流极性,容易实现一步自适应换流,可有效抑制开关管电压浪涌,解决了双向开关管安全换流的难题。最后,利用Matlab软件建立了仿真模型,并搭建了实验平台,仿真和实验结果验证了SPWM混合调制策略的优越性。     

矩阵变换器单相400 Hz变频电源研究

基于三相/单相矩阵变换器的主电路拓扑及正弦脉宽调制(SPWM)控制技术,提出了一种新的门极驱动策略。该策略综合了开关函数及SPWM信息,具有扇区自动切换,双向开关自然换流功能,克服了其他换流方式的一些缺点;无需检测负载电流及双向开关两端电压降的极性,易于实现,可靠性高。详细分析了其工作原理,并验证了方案的正确性。     

单极性移相控制矩阵式高频链逆变器控制方法

提出了一种针对矩阵变换器的新型控制策略。通过将常规的SPWM波进行软化处理后,引入脉冲密度调制方式将软化的SPWM波与逆变桥生成的高频正负脉冲进行同步,对同步后的双极性高频脉冲信号分别进行正负极性调制,对调制后生成的软化同步高频脉冲信号进行逻辑处理后作为矩阵变换器功率开关管的驱动信号。此驱动信号可使矩阵变换器的开关管在移相全桥电路生成的电压凹槽处换相,实现了零电压换相。利用Saber软件对电路进行了仿真研究,仿真结果验证了该控制策略的可行性。     

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。     

高频链矩阵式正弦波变换器研究

针对高频链矩阵式正弦波变换器中双向开关的安全换流问题,提出了一种新的解耦分时驱动策略.改变了以往同类变换器双向开关中两门极共用一个驱动信号的方法.该策略无需检测负载电流极性,容易实现,可以达到双向开关的安全换流,并可有效克服开关的电压浪涌.装置实验证实了该策略的正确性.     

基于新型空间矢量调制策略的双输出-双级矩阵变换器研究

双输出-双级矩阵变换器(dual-output two-stage matrix converter,DO-TSMC)可以实现功率双向流动,其输出端9开关逆变级可以实现2组三相交流输出以驱动2组负载,同时也具有三相输入/输出正弦、输入功率因数可调等优点.在分析该变换器拓扑及其工作原理的基础上,提出了一种按照比例系数分配各逆变级作用时间的新型空间矢量调制策略,能够灵活地调节2组逆变级的输出电压范围,可以实现相同频率和不同频率2种模式输出,推导了在该调制策略下的输入电流、直流平均电流和2组逆变级输出电压及电压传输比的表达式.仿真算例结果验证了该策略的有效性.     

三相Boost型高频交流环节并网逆变器

提出了三相Boost型高频环节并网逆变器的电路拓扑。该拓扑由高频全桥逆变器、高频变压器(HT)和矩阵变换器(MC)组成。MC开关为双向开关,由2只n沟道MOSFET按共源极方式串联而成。针对输入为高频交流电流脉冲的MC提出了基于电流空间矢量的数字控制策略,分析了一个开关周期内的各工作模态;研究了变换器的工作原理和稳定性。通过一台300 VA的实验样机对变换器结构和控制策略进行了验证。     

单相电流源型高频链矩阵式PET及解结耦调制

提出一种单相电流源型AC/AC高频链矩阵式电力电子变压器PET（power electronic transformer）拓扑,通过采用高频变压器进行磁耦合及功率传递,使用电流源型电路拓扑实现输入输出的电压变换,其变压器原边采用LC滤波器及矩阵变换器结构,而副边采用矩阵变换器及CL滤波器结构。为使矩阵变换器双向开关合理工作,提出一种前级单极倍频正弦脉宽调制SPWM（sinusoidal pulse width modulation）与后级混合脉宽调制HPWM（hybrid pulse width modulation）相结合的解结耦调制策略,对前级双向开关管进行整体式驱动,对后级双向开关管进行分立式驱动。为了拓宽电力电子变压器的变换特性,对其调制策略进行了变压、变频验证。在对调制原理和主电路工作状态分析的基础上,仿真验证了所提拓扑和调制策略的有效性及可行性。     

基于拓扑解耦的矩阵式高频链逆变器控制新方法

针对矩阵式高频链逆变器复杂的拓扑结构,提出了一种基于拓扑解耦思想的新型控制策略.根据高频逆变桥生成高频电压波形的极性,将单相交流变换到三相交流的矩阵变换器拓扑解耦成2个常规的三相电压源逆变器,从而可将常规电压源逆变器的控制策略引入到对矩阵变换器的控制中.与应用矩阵变换器的交/直/交等效模型和优化控制算法相比,拓扑解耦控制策略从矩阵变换器拓扑本身入手,原理实现简单,并能极大简化对矩阵变换器的分析过程.为便于系统理论分析,提出了"双向桥臂"概念.应用Saber仿真软件进行了仿真研究,并搭建实验样机进行了实验验证,结果表明该控制方法能获得良好的输出电压波形,验证了所提控制策略的正确性.     

开关-耦合电感DC-DC变换器

本文提出了开关-耦合电感DC-DC变换电路。在针对已经含有开关电感模块和耦合电感模块的DC-DC拓扑族的研究之上,将开关电感和耦合电感进行耦合,使其作为开关-耦合电感发挥作用,进而得到高电压增益、效率得到改善的新式软开关DC-DC变换器。该类变换器集成了含有开关电感模块和耦合电感模块的DC-DC变换器的升压功能,并且同时实现了有源器件的软开关,改善了效率。主要有源器件S在导通的时候实现了零电流导通（ZCS）,减少了它的损耗。关断时漏感能量通过嵌位二极管传递到输出侧,减少了能量损耗、改善了EMI环境。整流二极管能够在零电流（ZCS）情况下关断,此状态优化可以二极管的反向恢复特性,降低反向关断时的损耗。以开关-耦合电感Boost变换器为例进行了该类电路的研究,分别分析了电路的工作原理和周期工作模式,并推导了电压增益的数学公式。在理论指导下,采用200W开关-耦合电感Boost实验样机,证实所提电路理推理的可实施性和准确性。     

一种经济型变频器

设计了一种高效、低成本、功能完备的小型变频器，介绍了变频器的功能与结构，利用ＳＰＷＭ专用芯片，采用ｕ／ｆ控制方式，用软件程序实现对ＳＰＷＭ波形的优化和功能控制，试验结果表明系统的性能指标良好。     

新型变流器件的研究

众所周知,以晶闸管为代表的变流器件自诞生以来,便迅速在各个领域特别是在强电领域得到了广泛的应用,取得了巨大的经济效益。自20世纪60年代以来,各种新型的电力电子器件层出不穷,如快速型晶闸管、可关断型晶闸管、逆导型晶闸管、IGBT等,几乎每一种新型电力电子器件的出现都极大地促进了技术的革新和生产力的发展。可以毫不夸张地说,新材料、新器件是推动科技发展的引擎之一。理论探讨本文从理论的角度探讨研制一种新型电力电子器件的可行性和应用前景。普通晶闸管是一种三端四层的半导体器件,其结构示意图如图1a所示。图1a中,门极G由中间…     

正压通风型防爆变频器的设计

变频器主要用于对电动机进行无级调速。随着科学技术的发展，变频器的应用领域得到了进一步的扩展，而在爆炸危险场所中应用的变频器必须是防爆的，章着重对正压通风型防爆变频器的正压型结构的设计进行了论述。     

变频调速技术价值绽现

变频调速技术是现代电气传动技术发展的主要方向,它具有优良的调速性能,显著的节电效果,及广泛的适用性。它能改善现有设备工况的运行情况,提高系统安全性及设备利用率,延长设备使用寿命。变频器自20世纪60年代问世,到20世纪80年代在主要工业化国家已广泛使用。20世纪90年代以来,随着人们节能环保意识的加强,变频器的应用越来越普及;随着变频调速技术的不断进步,变频器的实用价值也越来越高。变频器调速已经受到我国政府的高度重视,以立法的形式列入了《中华人民共和国节约能源法》第三十九条,作为通用节能技术加以推广,这一举措具有巨大的…     

软开关PWM三电平直流变换器

系统地提出PWM三电平直流变换器的一族共9种控制方式,根据一对开关管中两只开关管的关断情况,将这9种控制方式归纳出两类开关切换方式。引入超前管和滞后管的概念,提出它们实现软开关的方式,将软开关PWM三电平直流变换器归纳为零电压开关和零电压/零电流开关两类,并分别指出适合它们的控制策略。提出在零状态电流复位的方法,提出几种零电压/零电流开关三电平直流变换器的电路拓扑。     

零电压开关多谐振三电平直流变换器

本文提出一族零电压开关多谐振三电平直流变换器(Zero-voltage-switching multi-resonant three-level converters，ZVS-MR-TLCs)，它是在三电平变换器的基础上加入LCC谐振网络实现ZVS，开关管和二极管的结电容以及变压器的漏感被利用。本文以Buck ZVS-MR-TLC为例分析它的工作原理和特性，并与传统的两电平零电压开关多谐振变换器(ZVS-MRC)进行比较。与两电平ZVS-MRC相比，ZVS-MR-TLC功率器件的电压应力降低，实现ZVS的负载范围变宽，滤波电感和滤波电容大大减小。最后给出了实验结果。     

Polarization Switching DC-to-DC Converters

Abstract – On-chip DC-to-DC converters are critical to ensure regulated voltage for a variety of DC applications, including automotive and personal computer products. The converters have historically been limited to low power applications due to the size and cost constraints involved with the desire to have the converters integrated with the application circuit. The latest technology involves using switched-capacitors to allow for lower cost and monolithic integration. A new DC-to-DC converter design, utilizing a ferroelectric (FE) capacitor is researched, fabricated and tested. The inclusion of a FE, switched-capacitor results in an increase in the converter's output voltage due to the high dielectric constant (high-k) of the capacitor in conjunction with the resulting switching current as the polarization of the capacitor is reversed. In fact, the FE capacitor's effective capacitance resulting from the polarization switching provides the same behavior as a linear capacitor that is approximately 10 times the size (with respect to capacitance) as the FE capacitor. A proposed ferroelectric-based DC-to-DC step-down converter is analyzed, simulated, fabricated and tested. The results show the FE capacitor-based converter provides an output voltage and output impedance advantage over linear capacitor-based converters for equivalent capacitance levels.     

高压变频器的应用

我厂是一个石油化工厂,机泵的用电量占了主要部分。随着变频技术的不断发展,变频器得到了越来越广泛的应用。近几年来,高压变频技术的不断成熟,设备价格有所下降,为推广应用创造了良好的条件。     

变频调速应用电路（8）——变频器的PID控制

变频器的PID控制属于闭环控制，是使控制系统的被控量在各种情况下，都能够迅速而准确地无限接近控制目标的一种手段。具体地说，则随时将传感器测得的实际信号(称为反馈信号)与被控量的目标信号相比较，以判断是否已经达到预定的控制目标。如尚未达到，则……