矩阵式双向变流器改进型换流策略

针对基于矩阵式变换器的双向变流器电压电流型一步换流策略进行研究。通过分析电压电流型一步换流中存在的问题,指出其在输入相电压相对大小判断不准确时会使得输入电流波形畸变,并提出了基于过渡区间两步换流的改进型换流策略。通过在输入相电压大小相近时设置合适宽度的过渡区间,在过渡区间内采用两步换流,在过渡区间外采用一步换流,从而有效地避免了电压扇区判断错误的情况。最后通过仿真模型和实验样机,对所提出的改进型换流策略的有效性和正确性进行了仿真和实验验证,结果证明所提换流策略能准确地判断电压扇区所在空间,改善输入电流波形。     

基于CPLD的矩阵变换器半自然两步换流技术研究

根据矩阵变换器主电路换流的要求,阐述了应用半自然两步换流策略的合理性和可行性,利用CPLD器件代替分立器件设计了与换流相关的电路,并给出了相关波形.分析表明,半自然两步换流策略消除了对主电路可能造成的危害,在实际系统中起到了良好的效果.最后讨论了与换流有关的几个问题,得到了影响该换流策略的5个主要因素.     

双电压合成矩阵变换器换流策略的改进

换流问题是矩阵变换器工业应用的主要障碍之一.基于双电压合成策略,分析了传统的四步换流策略由于换流时刻存在延迟,降低了换流可靠性,并且会导致输入和输出波形发生畸变.根据四步换流策略的原理,将四步换流缩短为两步换流,大大减少了换流时间.利用Matlab/Simulink软件建立了相应的仿真模型,并利用dSPACE硬件实时仿真平台进行了实验.仿真和实验结果表明,两步换流策略提高了换流可靠性,改善了输入输出波形质量,其输出电流THD值(总谐波畸变率)由4.68%降为2.67%.     

矩阵变换器的一种安全换流策略

矩阵变换器由于换流困难始终无法在大功率环境中得到推广应用,该文在传统的电压型两步换流法的基础上,提出一种过渡区间采用四步换流的安全换流策略,在电压接近的换流两相之间插入3个安全续流状态来实现换流,避免了电流型换流法小电流检测困难的问题,解决了原来换流法换区间时容易短路的现象,完善了电压型换流策略。该策略不仅对输入输出波形影响较小,而且实现较为简单,系统开关损耗也不会增长很多。全压380 V输入和5 kW功率输出实验结果表明,该换流策略是可行的。提出的新型换流策略可在大功率交-交电力变换中得到进一步推广和应用。     

矩阵变换器的电压型两步换流策略

分析了基本的电压型两步换流策略,在输入两相电压值接近(电压换区间)时刻,由于输入相电压的相对大小判断错误而导致输入相的短路现象以及原因。为此,提出了基于电压型两步换流策略的矩阵变换器控制方法,通过引入过渡区间,并在过渡区间内定义新的P、M、N状态和PM、MN、NP暂态以及调整过渡区间中每个调制周期的零矢量和双向功率开关状态换流次序,可以避免输入相电压在过渡区间因判断不准确而出现的短路现象,实现矩阵变换器安全、可靠的两步换流和稳定运行,且输出电压波形和输入电流波形不受影响。在5 kW矩阵变换器实验样机上进行了大量的实验,实验结果表明,所提出的控制方法可实现矩阵变换器电压型两步换流和安全运行,而不需要外加专门的精确检测输入相电压相对大小关系的测量装置,控制电路简单易行。     

矩阵变换器输入功率因数可调时的换流控制策略

矩阵变换器的电压型两步换流策略具有换流过程快,开关损耗小,不受运行工况影响,控制系统结构简单等优点。针对该方法在输入电压换区间时易发生短路的现象,一些文献提出了一种带有过渡区间的电压型两步换流策略,较好地解决了矩阵变换器在较大功率输出条件下的换流问题,但是该方法只适用于输入功率因数为1附近的情况,当输入功率因数变化较大时,系统仍会发生短路问题。为此,本文在具体分析换流过程的基础上,提出了适用于输入功率因数可调时的换流方法,在过渡区间内通过判断电压的相对大小,使用换序法将大压差电压调整至调制顺序的中间,避免了换流时可能出现的短路现象,进一步完善电压型两步换流策略。最后,仿真和实验结果表明本文所提出的改进策略是正确可行的。     

精简矩阵变换器新型两步换流策略研究

分析了精简矩阵变换器(RMC)的双极性电流空间矢量脉宽调制策略,为了防止因两相输入电压大小接近时引起的输入电源短路,提出了在换流过程中加入换流死区的方法,提高了RMC换流过程的安全性。同时利用功率开关器件的特性,提出了一种RMC的新型两步换流方法,使换流步骤得到了简化,缩短了换流时间,并且该换流法无需检测输出电流方向,使成本得到了降低。搭建了一台以DSP和CPLD为控制器的BMC实验样机,实验结果验证了换流策略的有效性。     

RB-IGBT矩阵变换器传动系统中的一种新颖两步换流策略

本文基于600V/100A逆阻式IGBT(RB-IGBT)研制了一台三相/三相矩阵变换器样机.实验中采用间接空间矢量调制算法,实现了该样机对一台异步电机的转差频率闭环恒压频比控制.提出了一种新颖的两步换流策略实现了双向功率开关间的可靠换流.该换流策略不需要任何电流电压传感器,仅依靠本文为RB-IGBT设计的驱动保护电路中的集-射电压检测单元即可获取换流所需信息.文中最后给出了样机照片和在不同负载条件下系统的实验结果.实验结果表明,所提出的换流策略是有效的,用于矩阵变换器-异步电机系统,具有较好的驱动性能.     

矩阵变换器的一种新型两步换流策略

针对传统电压型4步换流步数多、死区大、输出波形质量差以及检测电路复杂等缺点,提出一种新型两步换流策略。该策略根据IGBT导通关断时间的不同,将换流步数缩短到两步;结合空间矢量控制策略,根据输入功率因数调节开关序列顺序,避免在过渡扇区内换流。新型方案不仅保证了换流过程安全可靠,而且提高了输出波形质量,简化了换流逻辑和采样调理电路。在矩阵变换器样机上验证了该方案的可行性和正确性。     

矩阵变换器电压型两步换流策略及实现

针对电压型换流策略在输入线电压过零区域,由于测量不准确会导致短路,本文提出了基于临界区域的两步换流策略。通过在临界区域中定义新的P、M、N状态和PM、MN、NP暂态以及调整临界区域中每个调制周期的零矢量和双向功率开关状态换流次序,可以避免输入相电压在临界区域因判断不准确而出现的短路现象,且输出电压波形和输入电流波形不受影响。并据此研制了一台5kW矩阵变换器原理样机,采用FPGA实现了电压区间检测和换流控制逻辑,并详细给出了FPGA的换流控制时序。实验结果表明,该方法不需要精确的测量电路即可实现矩阵变换器安全、可靠的两步换流。     

矩阵变换器变步长换流策略

分析了传统四步换流及改进的四步换流策略的特点,以安全可靠换流和改善输出波形质量为目标,提出一种新的矩阵变换器变步长安全换流策略.该换流策略以电压法四步换流为基础,综合考虑了电压大小和电流方向,并据此划分了安全区域与不安全区域,在不同区域采用不同换流策略,既充分保证了换流可靠性,也减少了换流时间,改善了输出波形质量.最后,通过实验验证了所提出变步长安全换流策略的有效性与可靠性.     

矩阵变换器的电压型换流策略及其CPLD实现

针对矩阵变换器(Matrix Converter,简称MC)传统电流型换流策略的缺点,提出了一种电压型半自然两步换流策略,其控制思想是将输入相电压分成6个区间,每个区间内三相输入电压可分为高、中、低三档,然后根据电压高低进行相应的换流操作.硬件采用数字信号处理器(Digital Signal Processing,简称DSP)和复杂可编程逻辑器(Complex Programmable Logic Device,简称CPLD)复合控制,结构简洁、分工明确.实验结果证明该控制策略是正确可行.     

矩阵变换器电压法三步换流的研究与设计

基于输出电流方向换流策略的不足,提出了采用基于输入相电压的电压法安全换流策略,并将四步换流减少为三步以提高波形质量.在此基础上设计了用4片复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,简称CPLD)实现电压法三步换流,最后通过DS1005硬件仿真平台实验,验证了该设计的可靠性.     

交流三电平斩波电路及其换流技术的研究

文中分析了一种新型的三电平斩波电路，该电路使用较多的电平数去逼近所希望的波形，使输出电压或电流的质量大大提高，谐波含量减少。同时，允许使用低电压等级的器件完成高压变换。文中介绍了电路的工作原理。在斩波电路正常工作时，双向开关模块的安全换流是一个很重要的问题。本文在传统4步换流的基础上，详细分析了4步换流策略在交流斩波电路的两个实现模式。针对提出的电路以及换流策略本文做了实验研究。实验证明电路工作原理正确，换流策略顺利实现双向开关模块的安全换流。     

矩阵式变换器的控制系统研究

在研究双电压控制策略和四步换流策略基础上,提出了改进的双电压控制策略和变步长四步换流策略,以方便、可靠地实现控制策略并改善输出质量.改进的控制策略简化了开关组合,减少了系统计算量;变步长的换流策略既充分保证了可靠性,也减少了换流时间.这里详细介绍了双电压控制算法的推导过程,针对其存在的窄脉冲问题给出了分析过程和处理方法...     

矩阵式隔离型双向AC-DC变换器控制策略

针对矩阵式隔离型双向AC-DC变换器,提出一种控制策略,即前级矩阵变换电路和后级全桥电路的调制策略以及矩阵变换器双向开关的换流方法。其中,前级矩阵变换电路的调制基于双线电压调制思路,对扇区进行重新划分,调整和优化开关状态选择,以满足简化换流需求,后级全桥电路根据前级矩阵变换电路的调制策略,配合前级调节脉冲宽度进行协调控制,双向开关换流采用基于交流电压相对大小的两步换流方法。仿真和实验结果表明,在整流和逆变模式下,矩阵式隔离型双向AC-DC变换器均能保证网侧电流正弦,功率因数接近于1,输出电压电流可以保持恒定。由此证明,提出的控制策略,可实现变换器能量双向变换,且输入输出性能优良。     

矩阵变换器占空比矢量调制策略的优化研究

矩阵变换器调制策略是实现其功能并保证系统稳定可靠运行的一个重要环节,适当的调制策略可以提高其电压传输比,减少换流次数,节省功耗,改善输出波形质量。占空比矢量调制策略是一种具有普遍意义的调制策略,通过选取特定的自由参数和自由矢量实现不同的调制策略。采用矢量分析方法对占空比矢量调制策略中的自由参数和自由矢量进行深入研究,得到它与其他调制策略的具体内在联系,并提出了一种基于该调制策略的优化方案。该方案构造了自由矢量新的表达式,使矩阵变换器能减少换流次数及波形失真,从而改善波形质量,同时仍能得到最大电压传输比值0.866。通过实验验证优化方案的正确性和可行性。     

双级矩阵变换器换流策略研究

针对双级矩阵变换器(TSMC)特殊的换流问题,研究了一种可使TSMC安全可靠工作的换流策略。分析了四步换流原理,给出了实现框图,并最终搭建了一台基于英飞凌单片机XE164+CPLD的实验样机,对换流策略进行了实验验证。实验结果表明,四步换流是一种切实可行的换流措施,不仅能实现TSMC安全可靠换流,且对TSMC输入输出性能无影响。     

三相全波升压式变换电路的换流原理及特性分析

三相全波升压式电路是改进型C dump变换器的核心电路 ,其换流过程产生的输出电压脉动 ,是基于该变换器的无刷直流发电系统产生低频纹波的主要原因。分析了三相全波升压式变换电路的换流原理 ,给出了换流过程的等效电路和数学模型 ,讨论了换流过程对输出电压脉动影响的机理 ,并提出了减小电压脉动的措施 ,最后给出了数字仿真与实验结果。所介绍的功率变换器换流原理、换流特性的分析方法及有关结论对其他类型无刷直流发电机和变换器换流特性的分析也有重要参考价值。     

单相AC-AC Buck变换器中双向开关四步换流策略的研究

为解决双向开关在电力电子器件中的换流问题，可采用“四象限换流”的换流策略，即“四步换流”。该方法根据电压的相对大小或电流的方向将两个双向开关之间的换流过程分为四步进行，有效地避免了换流过程中的故障，实现了真正意义上的安全换流。本文以单相AC-AC Buck变换器为例，研究其中双向开关的四步换流控制策略，设计出具体的实现电路，并用实验加以验证。