电压瞬时跌落时双级矩阵变换器的控制策略

双级矩阵变换器是一种新的矩阵变换器拓扑,存在中间直流环节,因此其整流级和逆变级可以分别采用空间矢量PWM调制策略.但是由于中间直流环节没有储能的电容或者电感,输入侧电压瞬时跌落直接影响输出电压和电流,降低双级矩阵变换器的性能.为了抑制输入电压瞬时跌落对双级矩阵变换器性能的影响,提出了一种整流级电路多种调制模式切换的控制策略,根据不同调制模式下电压利用率的不同,实现整流级电路各调制模式的平滑切换,提高整流级电路电压利用率,从而保证输出性能的稳定.该方法可以将整流级电路的电压利用率由SVM调制的0866提高到0955.在基于逆阻式IGBT的双级矩阵变换器样机上的实验验证了提出的方法的有效性.     

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.     

矩阵变换器的谐波注入PWM控制策略

在矩阵变换器间接变换法等效的交直和直交2个虚拟的环节上,分别采用不控整流和谐波注入PWM(HIPWM)2种简单易实现的调制方式。在三相输入电压是对称或非对称的情况下,虚拟整流环节输出的是直流波动电压,为消除此直流波动电压对虚拟逆变环节HIPWM输出的电压波形的影响,利用开关函数概念推导了对HIPWM的调制波进行补偿的补偿函数,此控制策略的硬件实现电路非常简单。应用MATLAB/Simulink进行了仿真,仿真结果表明:应用HIPWM控制策略,矩阵变换器的电压增益能够达到理论最大值0.866,输出电压中不含低次谐波,验证了所提控制算法的正确性和有效性。     

混合式双级矩阵变换器的简化调制方法

为了解决混合式双级矩阵变换器(混合式TSMC)直流侧电压波动较大,以及控制策略复杂的问题,为此对整流级提出一种简化的脉宽调制方法(PWM),该方法占空比计算简单,而且能使整流级在一个开关周期内输出直流电压为常数,便于逆变级应用SVPWM方法调制,综合了常规算法的优点。最后在Matlab/Simull-ink中进行了建模和仿真,验证了新调制方法的正确性。     

五相矩阵变换器控制策略的研究

针对五相五线制矩阵变换器不能带不平衡负载的问题,提出五相六线制的新型矩阵变换器,采用三维电压空间矢量的调制原理,对逆变级拓扑的分析后,将三维电压空间矢量用于逆变级的调制,便可以产生所期望的输出电流。将整流级和逆变级的调制进行整合,就得到五相六线制MC的控制策略。应用Matlabe/Simulink平台,进行仿真验证理论的正确性和可行性。     

基于补偿函数的SPWM矩阵变换器控制策略

应用矩阵变换器的交直交等效模型,在其交直和直交2个虚拟环节上,分别采用不控整流和SPWM2种简单易实现的调制方式。在三相输入电压对称或非对称的情况下,虚拟整流环节输出的是直流波动电压,为消除此直流波动电压对虚拟逆变环节SPWM调制输出的电压、电流波形的影响,利用开关函数概念推导了对SPWM的调制波进行补偿的补偿函数。其原理是通过向调制波中注入反极性的、幅值随直流波动电压瞬时值变化的正弦波来消除输出电压中的低次谐波。该方法同样适用于输入电压非对称的情况,而且其硬件实现电路简单。应用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果表明在输入电压对称或非对称的情况下都能获得良好的输出电压波形,验证了所提控制算法的正确性。     

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。     

双级矩阵变换器的过调制策略研究及实现

在分析双级矩阵变换器(MC)控制原理的基础上,提出了一种过调制控制策略,该策略分为两步:首先通过控制双级MC中的整流器,使其整流侧得到尽可能大的直流整流电压;然后,对双级MC逆变器进行过调制,以增大逆变器输出电压,提高电压传输比。在过调制控制原理的基础上,基于数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)建立了一套双级MC实验装置。实验结果证明,双级MC过调制策略能有效提高电压传输比,从而验证了该过调制策略的正确性。     

3×4矩阵变换器

针对3×3矩阵变换器(MC)不能带非平衡负载的问题,提出一种新型的MC,其拓扑结构在传统的3×3 MC的基础上,增加了一中线桥臂N连接到负载的中性点,构成3×4 MC.建立了3×4 MC的等效交一直-交拓扑,并分析了原拓扑与等效拓扑开关之间的对应关系.对等效拓扑中的整流级采用二维电流空间矢量调制,为逆变级提供一直流电压.介绍了三维电压空间矢量的调制原理,并通过对逆变级拓扑的分析后,将三维电压空间矢量用于逆变级的调制,便可以在负载上产生所期望的电压.将整流级和逆变级的调制进行整合,就可以得到3×4 MC的控制策略.应用Matlab/Simulink进行了仿真,结果表明:在平衡或非平衡负载情况下,3×4 MC及其控制策略都可以输出理想的三相对中线的对称电压波形.     

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。     

三相电压型PWM整流器非线性解耦控制研究

基于非线性系统反馈线性化理论，建立了三相电压型PWM整流器非线性仿射模型，推导出其对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈矩阵，得到了三相电压型PWM整流器反馈线性化模型，提出了三相电压型PWM整流器无功功率和有功功率的解耦控制策略。对三相电压型PWM整流器解耦控制特性进行了细致分析和研究。结果表明，反馈线性化能较好地实现三相电压型PWM整流器的解耦控制。给出的试验结果验证了文中理论研究的正确性。     

改善电压型PWM整流器DPC系统性能的策略

通过电压型PWM整流器的数学模型,分析了PWM整流器直接功率控制(DPC)的原理,讨论了功率滞环比较器环宽对PWM整流器的影响.为降低开关频率和减少开关损失,需增加功率滞环比较器环宽,否则引起瞬时有功功率和直流电压波动,影响系统的性能;对此,提出了一种设置扇形边界死区的控制策略,即消除在扇形边界误选开关量,使瞬时有功功率和直流电压波形趋于平稳,从而改善了系统的性能.通过Simulink环境下的仿真模型仿真,证明了该策略的可行性.     

单相PWM可逆整流器的动态控制建模方法

基于单相PWM可逆整流器的状态空间平均模型及输出波形特点,提出了适用于建立系统控制模型的平均值分离法和半周期平均法。通过解析分析和线性化处理,推导出有关交流侧电流幅度和直流侧输出电压的传递函数模型和离散化控制模型,并进行了稳态理论分析。通过Matlab仿真和样机实验结果证实了理论分析的正确性及控制模型的可行性。     

输入并联输出串联变换器系统的控制策略

将多个直流变换器模块在输入侧并联和输出侧串联,得到输入并联输出串联直流变换器,它可以降低开关管的电流应力和输出整流二极管的电压应力,适用于高输出电压、大功率的场合.为了保证该变换器的可靠工作,必须确保各模块的输出电压均衡.本文从能量守恒的角度出发,揭示了该变换器中各模块的输出均压和输入均流之间的关系,指出可以直接控制各模块的输出电压以使它们均衡,也可以采用输入均流控制来实现输出均压.提出一种新的输出均压的控制方法,它对系统输出电压控制闭环没有影响.同时采用交错控制,可以有效减小输入滤波电容和输出电容.论文最后给出了仿真和实验结果,验证了该方法的有效性.     

电网不平衡时电压型PWM整流器控制策略

对国内外现行电网不平衡时电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的控制策略进行了探讨,指出现行控制策略的不足.为改进其控制性能,基于无源控制理论提出不平衡时电压型PWM整流器无源控制的新策略.无源控制新策略可克服现行控制策略的不足,消除或抑制所有谐波,只需电压、电流的实时值,不需要各次谐波的正、负序分量检测和处理,具有很强的鲁棒性和易于实现的优点.仿真结果表明,不平衡时电压型PWM整流器无源控制新策略是可行的.     

电压型PWM整流器直接功率控制技术

本文介绍了目前三相电压型PWM整流器电压定向功率直接控制(VO DPC)系统及基于输出调节子空间的功率直接控制(ORS DPC)系统的原理,分析了直接功率控制系统的性能;并进行了仿真研究。研究和分析表明,三相电压型PWM整流器直接功率控制系统具有结构和算法简单、无PWM调制模块、高功率因数、低谐波、动态性能良好等优点;值得进一步研究。     

基于参考电流斜率的永磁同步电机三矢量模型预测电流控制

永磁同步电机（PMSM）传统模型预测电流控制（MPCC）策略由于输出电压矢量幅值及相位无法调节,导致其稳态性能较差。提出了一种基于参考电流斜率的三矢量模型预测电流控制策略。该方法将参考电流斜率与基本电压矢量电流斜率进行比较,无需使用价值函数遍历所有的电压矢量,即可选择出两个有效电压矢量,并与零电压矢量以一定的占空比组合,合成输出的电压矢量能够覆盖一定范围内的任意幅值、任意相角,且该策略相较于传统模型控制显著减少了系统整体计算量。仿真结果表明,相较于传统模型预测电流控制策略,所提控制策略可有效减小电流脉动,提高系统的稳态性能。     

Design and Implementation of Direct Power Control System for Brushless DC Generator in Standalone DC Applications

This paper investigates the design and implementation of direct power control (DPC) strategy for brushless DC (BLDC) generators. Since in conventional BLDC generator systems, electrical power is transferred to the DC-link through uncontrolled diode rectifiers, a great deal of energy may be lost. Moreover, in some applications where the shaft speed of the prime mover is variable, a constant DC-link voltage is essential in spite of the variations of speed and electrical load. To overcome these shortcomings, in this study, through the six-switch power converter, the output power of BLDC generator is controlled via DPC strategy for regulation or tracking of desired DC-link voltage or reference power. Special features of the proposed strategy are: ease of implementation, low cost, and fast response. The proposed control theory is verified by simulations and experiments in various scenarios.     

具有快速跟踪能力的电压型PWM整流器直接功率控制

在现行电压型PWM整流器的直接功率控制策略中,利用开关表同时对有功功率和无功功率进行调节,对无功功率的调节能力强于对有功功率的调节.则导致了在暂态和抗扰过程中有功功率、直流电压出现较大的波动,系统跟踪给定速度慢,对负载运行不利.对此,提出了根据有功功率瞬时值与给定有功功率的差值设定无功功率给定值的新策略.该新策略有效地抑制了直接功率、直流电压的波动,加快了有功功率、直流电压的跟踪速度,提高了系统的抗扰能力.仿真结果证明了该新策略的可行性.     

基于新型相位幅值控制的三相PWM整流器数学模型

根据所提出的新型相位幅值控制算法，结合三相PwM整流器的状态空间方程，通过坐标变换和小信号分析推导出以变流器前端电压滞后角孝作为输入量同输出直流电压uldc作为输出量的三阶传递函数，并合理简化成为一阶传递函数。揭示了系统的内在关系，为系统设计提供了理论依据。通过仿真和实验证明了理论分析的正确性。