不对称输入电压下矩阵变换器调制策略的研究

对矩阵变换器的工作原理和调制策略进行了分析，对不对称输入电压下矩阵变换器的输出特性及其产生原因进行了说明，在此基础上提出了保持矩阵变换器输出三相对称正弦电压的条件，介绍了满足这一条件的两种简单可行的方法，仿真结果说明了该方法的有效性．     

非正常输入下矩阵变换器性能恶化的原因剖析

传统空间矢量间接调制策略(Space Vector Indirect Modulation Strategy,简称SVIMS)下的矩阵变换器(MatrixConverter,简称MC)在非正常输入情况下,其性能会发生恶化。针对该现象,在简单介绍MC的SVIMS的基础上,分别采用PWM面积等效原理、传递矩阵和矢量内积3种方法,分析了MC输入电压中的非正常因素对MC输出电压的作用机理,揭示了非正常输入对SVIMS下MC性能影响的原因,为改善MC的性能奠定了基础。     

非正常输入情况下双级矩阵变换器调制策略的改进

针对常规空间矢量调制法不能抑制非对称、畸变等非正常输入电压对双级矩阵变换器输出所产生的影响,对双级矩阵变换器空间矢量调制策略进行改进,提出一种新的非正常输入电压表示方法以及抗扰分量的概念,通过在整流调制矢量中引入抗扰分量来提高双级矩阵变换器的输出波形质量.本文分析了改进调制策略的原理,利用Matlab/Simulink分别对在常规调制策略和改进调制策略下的双级矩阵变换器(TSMC)输出性能进行了仿真对比,结论表明所提方法不仅能对非正常输入电压引起的输出谐波进行有效抑制,而且简单易实现,从而验证了所提方法的正确性.     

矩阵变换器在非对称输入情况下输出电压波形的改善

在非对称输入电压情况下,对基于双空间矢量调制的矩阵变换器的输出电压波形进行了分析。提出了利用时变调制比改善输出电压波形的方法,在牺牲一定增益和增加少量计算时间的前提下,用可获得对称的输出电压。     

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。     

矩阵变换器在非对称输入电压情况下的一种改进控制法

在非对称输入电压情况下，短阵变换器基于空间矢量控制法的输出电压和输入电流中都将含有谐波分量。通过采用时变调制比的方法，可以消除不对称输入电压的影响，从而获得对称正弦输出电压或输入电流。     

抑制矩阵变换器共模电压的间接调制改进方法

为了解决矩阵变换器共模电压对电机系统造成负面影响的问题,本文提出了两种改进的间接空间矢量调制方法:第1种是在矩阵变换器的高调制系数范围内,通过利用3个相邻的有效矢量来合成整流部分的参考电流;第2种是在低调制系数范围内,利用两个间隔的有效矢量和1个合适的零矢量来合成参考电流,并且这两种方法的逆变部分都不使用任何零矢量。该调制方法与传统调制方法相比,不仅将共模电压的峰值降到输入电压幅值的3~(1/2)/3倍,而且还降低了逆变部分的开关损耗。通过仿真和实验证实了这两种调制方法的有效性。     

非正常输入条件下SPWM矩阵变换器的前馈补偿控制

矩阵变换器是一种AC/AC直接变换器,在电网输入非正常时会恶化其输出电压特性.本文基于SPWM矩阵变换器提出了一种前馈补偿方案,通过检测线电压包络,对三角波载波进行预调制,使得正弦脉宽调制输出脉冲在宽度上给予补偿.文章分析了补偿原理并介绍了实现方法,采用Matlab/Simulink对补偿前后的输出特性进行了仿真对比.分析和仿真表明该方案可以有效地改善矩阵变换器在非正常条件下的输出特性,验证了方案的有效性和正确性.该方案具有简单易行的优点,既便于硬件实现,又便于数字实现,而且计算量小.     

抑制三电平矩阵变换器共模电压调制策略

与传统AC-DC-AC功率变换器相比,矩阵变换器作为一个通用的功率变换装置,能够轻易实现N个相位到M个相位的变换。矩阵变换器可以产生理想的输入输出波形、没有中间储能环节、能量双向流动、快速的动态响应等优点。三电平矩阵变换器能够提高电压传输效率、实现多电平电压波形输出、突破电压传输比0.866的限制。针对三电平矩阵变换器调制过程中存在的共模电压问题,提出了基于电容钳位三电平矩阵变换器的改进空间矢量调制算法,根据不同的调制系数选择不同的调制策略,能够将三电平矩阵变换器的共模电压减小到最小。通过实验和仿真平台验证该简化策略的可行性和正确性。     

一种减少矩阵变换器共模电压的空间矢量调制法

对基于空间矢量调制策略的矩阵变换器共模电压瞬时值进行了分析，得出了共模电压瞬时值形成的一般规律。提出了通过改变零矢量及位置，既减少矩阵变换器共模电压又使其开关次数最少的方法。此调制法使共模电压瞬时值比优化前空间矢量调制策略减少42．27％（最大值），比优化后的空间矢量调制策略减少33．34％（最大值），同时不影响输出电压及输入电流局部平均值。通过仿真验证了分析的正确性。     

A robust current control method with disturbance observer for matrix converter under abnormal input voltage

This paper presents a robust current control method with a disturbance observer for a matrix converter (MC) under an abnormal input voltage. The MC can directly convert power from an input alternating current (AC) source to a load without any direct current (DC) link. Since the MC has no reactive elements, the imbalance and distortion of the input voltage immediately influence the load. Therefore, a high‐performance current control of the load is impossible in this condition. In this letter, we propose a robust current control method for the MC under an abnormal input voltage. Adapting the disturbance observer to a load current control, current control is possible without the influence of the imbalance and distortion of the input voltage and of a fluctuation of a load paramerter, a resistance, an inductance and so on. This current control is robust under these conditions. The proposed method is effective for the application of a high‐performance AC motor drive employing vector control because it is necessary for the proposed method to coordinate with a reference frame. The validity of the proposed method is confirmed by simulation results. © 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

电压瞬时跌落时矩阵变换器控制策略优化

为了解决矩阵变换器(MC)输出电压波形受电网电压瞬时跌落影响的问题,提出了一种针对MC的新型前馈补偿控制。主要功能是根据电网电压变化实时改变调制系数m补偿输出电压波动、减少谐波含量。论文的创新点是在前馈补偿的基础上添加一种电流控制,提高控制精度。最后在输入电压瞬时跌落的情况下,应用Matlab/Simulink软件对MC优化策略进行仿真研究。结果表明该优化策略有效的抑制输出谐波、改善输出电压质量。     

采用过调制技术的矩阵变换器应用技术研究

矩阵变换器MC(Matrix Converter)是一种新型的电力电子功率变换器,但现有的MC电压传输比低(<0.866),制约了MC的应用。在介绍MC双空间矢量脉宽调制技术原理的基础上,提出适合MC的过调制方法,研究了MC输出电压传输特性及其谐波分布。通过Matlab/Simulink仿真及样机实验,分析比较了线性调制(0相似文献   

矩阵变换器两种调制策略的比较与分析

对矩阵变换器的两种调制策略进行了分析比较,证明了两者占空比之间的相等关系,指出双电压调制法只是零矢量中置空间矢量调制法调换导通次序的另一种形式。两种调制法均能实现在输入电压不平衡时的控制,且占空比计算都较为简单,但是采用空间矢量调制法可以完全消除窄脉冲,且能够较为方便地进行电压补偿操作。分析了两种方法对开关损耗的影响。由于空间矢量调制法为了消除窄脉冲、提高输出波形质量,在换流时的输出电压在大压差之间反复变化,造成了开关损耗大大上升,而双电压调制法在选通输入电压时均是按电压高低依次排列,因此双电压调制法的开关损耗较小。故在选择消除窄脉冲和降低开关损耗之间,必须折衷考虑具体选择哪种调制顺序,也可以交替使用,兼有两者的优点。     

Improvement of the input performance of a three-phase-single-phase matrix converter based on space vector modulation

A 6-switch three-phase to single-phase matrix converter (3-1MC) with independent neutral line is directly coupled to the input side through bidirectional switches, and the output ripple power produces low-frequency harmonics in the input side that are difficult to filter out. In this paper, the expressions of the frequencies and contents of the low-frequency harmonics are derived based on the principle of input-output instantaneous power conservation. Then, a 3-1MC topology with decoupling unit is studied and the working principle and process of improving the input performance are analyzed. Second, based on the relationship between the output side and the decoupling side modulation function, the influence of the introduction of the decoupling unit on the maximum voltage transfer ratio of 3-1MC is studied. The relationship between the voltage transfer ratio and parameters such as decoupling unit and output frequency is derived in detail. It is proved that maximum voltage transfer ratio of the topology is a nonlinear function related to system parameters. Then, the operating principle and modulation method of 3-1MC are discussed. A double-side current closed-loop control strategy based on space vector modulation under power decoupling conditions is proposed. Finally, an experimental platform is built to verify that the 3-1MC with decoupling unit can suppress the low-frequency harmonics in the input current at different output frequencies and effectively improve the performance of the input side. The results show that the 3-1MC with the decoupling unit is beneficial for use in single-phase applications.     

输入非平衡条件下矩阵变换器两种电流偏置角调制策略的谐波分析

通过对矩阵式变换器中9个双向开关的逻辑控制,可实现其电压和频率的变换。依据输入非平衡、输出平衡时矩阵变换器的工作原理,用Matlab建立输入非平衡时矩阵变换器分别采用输入电流偏置角固定和输入电流偏置角动态调整两种空间矢量调制策略仿真模型。仿真结果和频谱分析表明：与输入电流偏置角固定的调制策略相比,输入电流偏置角动态调制法策略能有效减少输入电流谐波。     

抑制间接矩阵变换器共模电压的调制策略

间接矩阵变换器在运行过程中会产生较大的共模电压,对电机系统造成严重的电磁干扰,影响系统正常运行。针对这一问题,提出一种新的空间矢量调制策略降低共模电压大小,改善输出电压性能。首先,将整流级空间矢量重新划分区域,根据参考电流矢量所在区域选择3个相邻的有效电流矢量,将有效矢量下的平均直流母线电压维持在一个恒定值,保证整流级的最大输出电压。其次,逆变级采用无零矢量调制策略,通过使用3个有效电压矢量合成所需要的输出电压,将共模电压峰值抑制到输入相电压幅值的57.7%。与传统调制策略相比,提出的调制策略不仅可以减轻系统计算负担,还可以减少系统输入输出谐波,改善输入输出波形质量。最后,通过Matlab/Simulink和实验平台搭建相应模型,仿真和实验结果验证了所提出策略的有效性。     

无功功率可控的双级矩阵变换器空间矢量调制策略

双级矩阵变换器是一种新型拓扑结构的矩阵变换器,它相对常规矩阵变换器更具发展潜力。文中提出了参考输入电压概念,在双级矩阵变换器空间矢量调制策略中利用参考输入电压来实现无功功率的调节,并给出了详细的调制方法,分析了输入功率因数和双级矩阵变换器电压传输比的关系。仿真结果表明：所提出的方法能获得优良的输入输出性能、能有效调节双级矩阵变换器输入功率因数。