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。     

基于新型调制策略的三相-单相矩阵变换器研究

针对三相-单相矩阵变换器系统,提出了一种新型调制策略,即将虚拟整流级的空间矢量调制(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)和虚拟逆变级的正弦脉宽调制(Sine Pulse Width Modulation,简称SPWM)相结合进行控制,通过简单的调制合成即可实现输出电压正弦。研制了基于四步半软换流策略的1 kW三相-单相矩阵变换器实验样机,实验结果验证了所提控制策略的可行性和正确性。     

一种高频链矩阵整流器改进调制策略研究

针对高频链矩阵整流器(HFLMR)传统调制策略存在共模干扰强、直流纹波大以及开关管应力高等问题,提出了一种改进电流空间矢量调制策略.该策略重新设计矢量扇区,建立新的占空比计算公式,选择间相邻的有效矢量作为基本矢量合成参考电流矢量.与传统双极性电流空间矢量调制策略相比,该调制策略不仅有效地降低了输出共模电压峰值,抑制了直流电流纹波,而且减小了变换器二极管的电压应力.最后,搭建了一台基于数字信号处理器(DSP)+现场可编程门阵列(FPGA)的样机验证了所提调制策略的正确性和有效性.     

高频SiC单相逆变器调制策略研究

逆变器高频运行时,开关损耗和死区影响问题更加突出。如何减小高频开关损耗,同时消除死区的影响是逆变器高频运行需要解决的关键问题。以高频SiC单相逆变器为研究对象,针对传统双极性调制存在的问题,设计了一种改进调制策略,利用SiC开关器件反并联二极管的续流特性,在半个工频周期内将2个开关一直处于关闭状态,不仅减小了高频开关损耗,而且避免了桥臂直通的风险,无需加入死区,消除了死区引起的负面影响,最后搭建了高频SiC逆变器进行了实验研究,结果验证了设计方案的有效性。     

一种新的单相-三相矩阵变换器调制策略

针对直接型单相-三相矩阵变换器,提出一种基于正弦脉宽调制(Sine Pulse Width Modulation,SPWM)的调制方法。假定单相输入电压为余弦函数,通过构造含有输出电流频率和一族输入频率奇数倍频率的余弦函数,进行简单的加减运算作为调制波,可以获得对称的三相输出电压,并且输出电压的谐波次数、频率和幅值可控。对于感性负载,输出电流近似为正弦波形,获得了单相-三相矩阵变换器的输入电流计算公式。建立Matlab/Simulink的仿真模型,构造相应的调制函数,进行了阻感负载的仿真实验。使用DSP芯片和双向开关搭建了单相-三相矩阵变换器的实验平台,实验结果表明提出的调制策略扩大了矩阵变换器输出频率的调节范围,减小了输出电流的总谐波失真度(Total Harmonic Distortion,THD),并能保持输入功率因数为1,具有良好的性能。     

矩阵变换器过调制策略的研究

为了提高矩阵变换器的电压传输比,提出了多种过调制策略。将矩阵变换器等效成虚拟的整流级和虚拟的逆变级,两者相结合完成对矩阵变换器的电压调制,在虚拟逆变级采用过调制策略可提高矩阵变换器的电压传输比。对在虚拟逆变级采用的双模过调制模式Ⅰ、模式Ⅱ过调制策略,单模过调制策略,基于极限轨迹法的过调制策略,基于人工神经网络的过调制策略加以总结,并分析出各自的优点及缺点,针对不同矩阵变换器的系统要求,采用不同的过调制方法。     

间接式矩阵变换器及其调制策略

矩阵变换器在拓扑结构上很简单,且具有很强的可控性.但20多年来,人们一直把注意力集中在一种拓扑结构上,即直接式矩阵变换器,该变换器换流方法和调制策略比较复杂.本文介绍了另外一种拓扑结构的矩阵变换器--间接式矩阵变换器,并根据其拓扑结构对调制策略及零电流换流方法进行了深入分析和研究,通过Matlab软件对其进行建模仿真,仿真结果表明,间接式矩阵变换器拓扑结构正确可行,换流方法和调制策略相对比较简单,开关损耗小.     

矩阵变换器的过调制策略

将矩阵变换器等效成虚拟的整流器和虚拟的逆变器,再将两者结合完成对矩阵变换器的电压调制。在虚拟逆变级采用过调制策略可提高矩阵变换器的电压传输比。对在虚拟逆变级采用的双模过调制模式I、模式Ⅱ过调制策略、单模过调制策略、基于极限轨迹法的过调制策略、基于人工神经网络的过调制策略加以总结,并分析出各自的优点及缺点。针对不同矩阵变换器的系统要求,采用不同的过调制方法。     

单相高频链矩阵逆变器解结耦SPWM策略及实现

单相高频链矩阵式逆变器由直流输入侧单向开关H桥逆变器、高频变压器和交流输出侧矩阵变换器三部分构成。针对矩阵式变换器如何实现阻感性负载安全换流的关键问题,结合研究对象拓扑结构的特点,运用解结耦分析思想,提出一种新的解结耦SPWM调制策略。文中阐述了该方案协调工作的控制原则,设计了相应的开关组合逻辑,详细分析了SPWM高频开关工作周期内电路的工作模态,总结了其切换规律,进行了相关的软件仿真和实验验证。研究结果表明,该策略可较为有效地解决高频链矩阵式逆变器的阻感性负载换流问题,且可以实现软开关动作,验证了调制方法和控制逻辑的可行性与有效性     

基于B-C-SVM的高频链矩阵变换器闭环控制研究

高频链矩阵变换器(High Frequency Link Matrix Converter,HFLMC)作为一种变换级数较少的整流器,具有高传输效率,是一种具有良好发展前景的变换器。本文以HFLMC为研究对象,在双极性电流空间矢量调制策略(Bipolar Current Space Vector pulse width Modulation,B-C-SVM)基础上,分析调制策略的原理,提出一种简单的比例积分闭环控制方法,通过控制调制度来实现对输出电压的控制。实验波形验证了本文所提控制方法的有效性以及正确性。     

单相高频隔离型直接AC-AC变换器的无电压尖峰调制策略

高频隔离型直接AC-AC变换器的传统调制策略会产生电压尖峰,存在极大的安全隐患。分析了传统移相式调制策略产生电压尖峰的本质原因,即无法保证变压器电流与输出侧电感电流的平滑过渡。进一步提出原边采用脉宽调制控制、副边采用工频同步控制的新型调制策略,在每个开关周期内均保证了由续流态转到功率传输态之前变压器电流与输出侧电感电流相等,从而避免了电流跳变,也由此彻底消除了电压尖峰。详细的实验结果证明了所提调制策略的正确性和可行性。     

双级矩阵变换器的过调制策略

针对双级矩阵变换器常规调制策略电压传输比低的问题,在不改变双级矩阵变换器拓扑结构的前提下,该文提出了一种可以提高电压传输比的双级矩阵变换器调制策略。该调制策略将双级矩阵变换器分为两级控制：整流级采用常规电流空间矢量合成法;逆变级根据电压传输比的不同要求将电压空间矢量调制区域分为线性调制区和过调制区。根据过调制程度要求的不同,又将过调制区域分为过调制区域Ⅰ和过调制区域Ⅱ,各个区域分别采用不同的调制模式控制逆变级的输出。论文从理论上分析了过调制策略的原理。仿真和实验结果表明, 双级矩阵变换器过调制时输出电压基波可以精确控制,谐波畸变率比较小,输入输出电流波形质量好。     

矩阵变换器直接开关函数调制策略的研究

对矩阵变换器开关器件调制策略的研究，提出了基于直接开关函数调制策略实现矩阵变换器功率器件控制信号的原理；建立了输入侧滤波器的仿真模块，以改善矩阵变换器输入侧的电流波形；建立了离散化的开关函数仿真模块，以适用于数字仿真和工程试验；建立了开关信号发生仿真模块，以实现功率器件控制信号的输出；将各个仿真模块进行组合得到矩阵变换器的整个仿真模型。然后通过Matlab／Simulink软件仿真，给出了主要的仿真波形。仿真的结果表明该矩阵变换器采用直接开关函数的调制策略是切实可行的，该调制策略不仅使功率器件控制信号的方法具有清晰易懂、简单有效的优点，而且实现了矩阵变换器良好的输入输出电气特性。     

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。     

矩阵变换器新型SVPWM调制策略的仿真研究

针对矩阵变换器电压传输比偏低的问题,提出了一种优化的间接空间矢量的调制策略(新型SVP-WM).从理论上分析了新型SVPWM调制策略及其提高矩阵变换器电压传输比的性能,建立仿真模型进行仿真实验.理论分析和仿真实验研究均表明:在线性调制范围内新型SVPWM调制策略将电压传输比从传统间接空间矢量的0.866提高到0.955...     

矩阵变换器简化调制策略及换流方法研究

以简化计算为目的,提出了一种基于参考信号的矩阵变换器空间矢量简化调制算法,它通过参考信号的简单数学运算来实现扇区判断和占空比计算,省略了传统方法中复杂的坐标变换和反三角函数运算。同时,从运行安全性角度出发,提出一种改进的混合型换流方法,确保换流过程的安全执行。最后,仿真结果验证了上述方法的正确性和可行性。     

双级矩阵变换器空间矢量过调制策略研究

针对双级矩阵变换器(two stage matrix converter,TSMC)电压传输比偏低的问题,在空间矢量调制策略基础之上,分别将双模和单模两种过调制技术引入TSMC的整流级和逆变级。分析了这两种过调制技术运用于双级矩阵变换器的基本原理,给出了实现算法,在Matlab/Simulink下进行了算法的仿真实现,并通过仿真实验比较了两种技术的输出性能。实验结果表明,双级矩阵变换器采用过调制技术不仅可将电压传输比提高至1左右,而且输出波形质量较好。为双级矩阵变换器的进一步研究和应用提供了理论参考。     

间接矩阵变换器有零空间矢量调制策略研究

针对间接矩阵变换器(IMC)无零矢量空间矢量调制(SVM)时直流侧输出平均电压存在低频脉动的问题,研究了一种直流侧平均电压为恒值的有零矢量SVM策略,推导了该调制策略的表达式,分析了零电流换流原理,给出了实现框图,并最终搭建了一台基于XE164单片机+CPLD的实验样机。实验结果表明,采用有零矢量SVM的IMC不仅可以满足日益严格的电网电能质量要求,同时输出具有更优异的传动性能。     

一种大幅度减小间接矩阵变换器高频共模电压的调制策略

现有的间接矩阵变换器共模电压抑制策略大都聚焦于降低峰值而缺少对减小高频共模电压幅值的研究。基于有效矢量作用下的共模幅值和正负特性,该文提出一种大幅度减小间接矩阵变换器高频共模电压的新型调制策略,该策略的共模电压在一个输入扇区内正负方向不发生变化：整流级调制选择相邻两个有效矢量,逆变级调制在输入1、3、5扇区选择输出共模电压方向始终为正的有效电压矢量V₂、V₄、V₆;在输入2、4、6扇区选择输出共模电压方向始终为负的有效电压矢量V₁、V₃、V₅。通过减小共模电压在一个载波周期内的跳变次数和变化幅值,可以大幅度减小高频共模电压。最后,通过仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

基于定子磁链的双馈风力发电系统矩阵变换器调制策略

将矩阵变换器的输入和输出变量映射到双馈风力发电系统定子磁链定向的dq坐标系,提出双馈风力发电系统定子磁链定向的调制策略,得到零序分量传递方式的结论;明确调节过程的物理意义,简化各开关占空比的计算过程,在保证输入功率因数可调的情况下,实现双馈风力发电系统有功、无功解耦控制,抑制输出电压、电流的谐波分量.并在一台矩阵变换器励磁的4极双馈风力发电系统应用上述调制策略.结果表明:该调制算法具有良好的动态性能,能有效改善风力发电系统输出电能质量,减少对电网的谐波污染,具有工程实用价值.