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。     

双级矩阵变换器混合式换流

针对双级矩阵变换器(TSMC)整流级窄脉冲处四步换流失效和宽脉冲处零电流换流较难追踪覆盖的不足,提出一种混合式换流方案,将脉冲分为宽窄脉冲,宽脉冲下采用四步换流策略,窄脉冲处采用零电流协调换流,零电流换流协调会导致逆变级载波为动态不规则波形,较难实现,提供了一种依据整流级开关占空比调整逆变级信号波的简易实现方法,分析了原理,给出了示意图.搭建了一台样机对上述方案进行了实验验证,结果表明该方案的采用在确保系统具有优良网侧和传动性能的同时,实现了安全可靠换流,从而有效消除了由上述问题导致的过电流/过电压尖峰,提高了系统可靠性,为TSMC进一步工程应用奠定了基础.     

用可编程逻辑器件实现矩阵变换器自适应换流

高效、可靠的双向开关换流技术是矩阵变换器控制的一个重要问题。文中在分析了矩阵变换器的空间矢量调制控制策略和应用较为广泛的四步换流的基础上,定量分析了换流步长引起的输出电压损失。在四步换流中,换流步长由器件特性和负载最大电流决定,在负载电流变化情况下,换流步长仍保持不变。文中提出了用可编程逻辑器件(PLD)实现的自适应换流,在自适应换流中,换流的步长根据负载电流绝对值大小实时变化,从而能够减小输出电压的损失和畸变。实验证明用PLD实现的矩阵变换器自适应换流简单、可行,换流步长能够跟随负载电流实时变化,减小了换流的死区效应和输出电压的畸变和损失、谐波成分,进而可以减小输出电流的谐波成分。     

矩阵变换器两种四步换流策略的对比研究

矩阵变换器自诞生以来,其换流策略的研究很多,基于电流方向检测与电压方向检测的四步换流策略都得到广泛的研究和应用.一些研究人员对四步换流的具体过程以及输出波形进行了一定的分析,而很少对它们的难易程度、输出波形的可靠性和波形质量做进一步对比分析.在深入分析换流策略的基础上,结合双向开关对四步换流策略作详细的介绍,在保证换流的可靠性、改善波形质量的基础上,通过MATLAB仿真方法验证了结论的正确性和有效性,并分析比较了两种四步换流方式的优缺点.     

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。     

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%.     

基于CPLD的矩阵变换器4步换流的实现

由于矩阵变换器的双向开关都是由分立器件组合而成,使得矩阵变换器控制实现相对复杂.为了对矩阵变换器实施安全换流,设计并实现了由CPLD器件来实现矩阵变换器双向开关间的安全换流策略.详细介绍了换流策略及实现方法,在带交流电动机负载下得到相应实验波形,结果验证了该设计的正确性.     

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.     

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。     

矩阵变换器电压型换流技术研究

矩阵式变换器(Matrix Converter,简称MC)作为一种新型AC/AC直接变换器逐渐成为国内外研究的热点.在较为详细地分析和阐述MC电压型两步换流技术的基础上,针对临界区域内电压检测不准确易导致换流失败的问题提出了改进措施,采用状态机的设计方法编写了基于VHDL语言的CPLD换流程序,并在实验装置上进行了验证.仿真和实验结果证明了理论的正确性.     

换流可靠的双电压合成矩阵变换器的仿真

矩阵变换器是一种交-交变换器,由于没有中间直流环节,输入侧和输出侧相互影响较大。文中讨论了利用输入电压瞬时值进行调制的双电压合成原理,并结合其特点,提出了通过调整开关顺序来提高换流可靠性的优化方法,利用M atlab/S im u link建立了相应的仿真模型,仿真结果验证了所提出方法的正确性。     

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。     

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。     

双线电压合成矩阵变换器共模电压抑制

脉宽调制信号作用于矩阵变换器,输出电压中不可避免地会产生高频共模信号,对负载及周围电气设备产生较大危害。分析了双线电压合成策略下矩阵变换器在单位开关周期内共模电压的瞬时值。针对矩阵变换器特有的4步换流过程,定量分析换相延时对共模电压的影响。采用优化零输出状态的方法降低共模电压最大瞬时值,降幅可达到42.3%,有效减小矩阵变换器共模电压的负面效应,同时该方法受换流过程影响引起的共模电压变化量较小。通过样机实验,证明了优化零输出状态方法的可行性和有效性。     

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.