矩阵变换器电路拓扑结构研究综述

矩阵变换器作为一种新型的电力变换装置,具有诸多的优良性能,越来越引起人们的关注。但最初提出的单级矩阵变换器存在开关器件数目多、换流过程复杂等缺点,为了解决这些问题,提高矩阵变换器的性能,国内外学者一直对其电路拓扑结构进行研究和改进。对各种矩阵变换器的电路拓扑结构进行了概述与对比,重点对双级矩阵变换器、稀疏矩阵变换器和高频链矩阵变换器进行了描述。     

一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器控制策略

矩阵变换器由于输出电压、电流中存在的谐波成分对所带的负载有很大影响,引入电压、电流双闭环控制策略,提出一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器.该变换器包含交-直(整流)和直-交(逆变)2级电路,其直流侧不需要储能元件,整流级和逆变级采用双向开关,在一定的约束条件下可降低开关的数量.分析了矩阵变换器的拓扑结构、双空间矢量调控算法、LCL滤波器设计及其在矩阵变换器逆变级的应用等.通过Matlab/Simulink软件进行了仿真实验,结果表明,带LCL滤波器的新型矩阵变换器能有效地降低输出电压、电流谐波,并能抑制输入侧谐波对输出电压、电流的影响.     

一种基于Boost电路的新型矩阵变换器及其谐波分析

在交-直-交矩阵变换器的中间直流环节上串联-工作在高频脉冲状态下的Boost升压电路,形成了一种基于Boost电路的交-直-交矩阵变换器Boost MC(boost matrix converter).利用其在高频脉冲状态的升压能力,达到提高矩阵变换器的电压传输比的目的.推导了相关的数学模型,讨论了Boost电路的不连续导通(DCM)工作模式,分析了电路拓扑结构,重点讨论了Boost MC的升压原理并对输入电流和输出电压进行了谐波分析.仿真试验结果验证了该方案的有效性和正确性,电压传输比可达到1.0以上,输出电压波形非常接近正弦波,谐波含量增加不多,且主要为开关频率附近的高次谐波.     

适用于间接矩阵变换器的IGBT驱动保护电路设计

针对间接矩阵变换器中开关器件多,电路拓扑复杂的特点,设计了一种适用于间接矩阵变换器的绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)的驱动保护电路.该电路基于M57962厚膜电路,并设有隔离电源和阈值电压调节电路,可以有效实现矩阵式变换器各个开关器件的隔离供电,以及对各开...     

电流源高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了基于反激F1yback变换器的电流源高频交流环节AC/AC变换器电路结构与拓扑族。该电路结构由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器以及输入、输出周波变换器构成，能够将一种不稳定畸变的交流电变换成问频率稳定的正弦交流电压；该电路拓扑族包括单四象限功率开关式、推挽式、半桥式、全桥式等四种电路。以单四象限功率开关式电路拓扑为例，分析研究了这类变换器工作模式、稳态原理与电压瞬时值反馈控制策略，给出了变换器的外特性曲线、关键电路参数设计准则。原理试验结果证实了这类变换器新概念的正确性与先进性。     

基于九开关变换器的统一电能质量调节器原理与控制

针对传统统一电能质量调节器开关器件多、结构复杂的缺点,提出采用九开关变换器替换背靠背式变换器作为电路拓扑。九开关变换器开关器件少,在造价、体积及散热等方面具有一定优势。首先介绍九开关变换器的原理与调制策略,结合电网电压跌落时电路的稳态分析,揭示了电压补偿端口与电流补偿端口输出电压的变化规律,据此得出九开关变换器可通过在两输出端口间动态分配直流电压以有效降低系统所需直流电压幅值的结论;其次简要说明了基于新拓扑调节器的控制算法;最后通过仿真与实验,验证了所提方案的可行性。     

基于交流斩波逆变器的交直交矩阵变换器研究

本文在矩阵变换器和交流斩波逆变器的基础上提出了三种新颖的交直交型矩阵变换器,称之为交流斩波式矩阵变换器(AC Claopper Matrix Converter,ACCMC).阐述了这类矩阵变换器的电路拓扑结构、工作原理,然后通过仿真研究和样机实验证明了该电路的可行性和有效性.该电路的电压传输比可达1.0,甚至更高,这就突破了传统的矩阵变换器电压传输比最大为0.866的限制,且输出电压波形的失真度很小,因此具有很好的研究意义和应用价值.     

基于Zeta电路的高电压传输比矩阵变换器研究

针对传统矩阵变换器电压传输比低这一问题,提出了一种高电压传输比Zeta交一直一交矩阵变换器的电路拓扑结构.介绍了该拓扑结构的基本构成和工作原理,分析推导了其电压传输比与占空比之间函数关系的解析表达式,阐述了双闭环控制策略的基本思想,最后通过仿真和样机试验证明了该电路的可行性和有效性.该电路的电压传输比可达1.0,甚至更高,这就突破了传统的矩阵变换器电压传输比最大为0.866的限制,且输出电压波形的失真度很小,因此具有很好的研究意义和应用价值.     

一种应用于高压变频器的新型矩阵变换技术

提出了一种基于单向开关的新型矩阵变换器拓扑方案。变换器采用IGBT器件代替二极管器件实现电压型整流,通过IGBT器件的电流双向流动特性实时地将负载的瞬时无功功率回馈至电网。这省去了大容量的直流母线储能电容,降低了变换器的成本,同时实现4象限运行。本新型矩阵变换技术主要侧重于整流侧IGBT开关控制技术研究和输入侧滤波器设计,通过理论计算和实验验证了此新型矩阵变换技术可替代传统的交-直-交功率单元,在级联多电平的高压变频器上具有应用前景。     

一种新型并联型零电流全桥DC/DC变换器

提出了一种新型的含并联辅助电路的零电流转换(ZCT)全桥DC/DC变换器拓扑结构。该变换器采用脉宽调制(PWM),通过在原边增加一个由电容和电感构成的并联有源辅助电路,在开关管状态发生变化时,控制辅助电路的谐振电流,实现了主开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),也实现了输出整流二极管的软换流,使整流二极管承受的电压相对较低,即为输出电压,特别适合于开关器件为IGBT的高电压大功率场合,消除了IGBT拖尾电流引起的开关损耗,改善了电路性能。分析了变换器的工作原理及零电流开关的实现条件,给出了主电路拓扑结构和谐振网络相关参数设计。根据所选取的参数对主电路进行了仿真研究,结果验证了电路分析的正确性和可行性。