交-交直接变换控制下矩阵式变换器的仿真研究

从等效交 -直 -交变换的空间矢量调制方法出发 ,深入分析了矩阵式变换器的变换关系 ,导出了交 -交直接变换控制规律和双空间矢量PWM调制技术 ,实现了交 -交直接变换控制方式下矩阵式变换器的建模和运行分析。针对当前尚无双向开关器件的现状 ,仿真中采用了IG BT组合双向开关并应用半软换流控制实现开关的安全切换 ,非常贴近实际。仿真结果既展现了矩阵式变换器优良的输入、输出特性 ,验证交 -交直接变换控制方法的正确性和可行性 ,更可将仿真中优化出的功率器件开关规律直接应用于矩阵式变换器的实际控制 ,并对IGBT器件的选择提供依据 ,为今后进一步的研究奠定了基础     

矩阵式变换器交-交直接变换控制分析

深入阐述了矩阵式变换器这一新型电源变换技术及其应用,特别是从等效交一直－交变换器的空间知量调制方法出发,寻求交－交直接变换控制规律和双空间矢量PWM调制技术,并按交－交直接变换控制方式实现了对矩阵式变换器建模和运行控制规律研究。仿真结果表明该直接变换控制具有优良的输入输出特性,证明了这一变换控制方法的正确性和可行性,更可将仿真中优化出的功率器件开关规律直接应用于矩阵式变换器的实际控制,为今后的实用化研究奠定了基础。     

基于矩阵式变换器的异步电机电流滞环跟踪矢量控制

采用混合控制策略将矩阵式变换器用于驱动和控制异步电机。将矩阵式变换器等效为虚拟交-直-交变换,对其虚拟整流侧采用空间矢量调制方法,对其虚拟逆变侧则采用电流滞环跟踪矢量调制,最后通过开关译码得到矩阵变换器的9个开关管的控制信号。仿真结果验证了控制方法的可行性和有效性:调速系统具有较好的动态特性,电网输入端功率因数为1。     

交-交电力变换器拓扑结构综述

为了解决交-直-交型变换器和直接型矩阵式变换器中存在的开关数量多、换流过程复杂的问题,详细地介绍了一些新型矩阵式变换器电路拓扑及其工作原理和控制方式,并将其与直接型矩阵式变换器进行比较,从而得出各式新型矩阵式变换器的优缺点,为后续矩阵式变换器在电力系统的应用奠定基础。     

基于矩阵式变换器的异步电机电流滞环跟踪矢量控制

采用混合控制策略将矩阵式变换器用于驱动和控制异步电机。将矩阵式变换器等效为虚拟交一直一交变换，对其虚拟整流侧采用空间矢量调制方法，对其虚拟逆变侧则采用电流滞环跟踪矢量调制，最后通过开关译码得到矩阵变换器的9个开关管的控制信号。仿真结果验证了控制方法的可行性和有效性：调速系统具有较好的动态特性，电网输入端功率因数为1。     

矩阵式变换器电机系统矢量控制仿真研究

在矩阵式变换器控制策略和电机矢量控制的基础上,研究了矩阵式变换器电机系统矢量控制,得出间接法是矩阵式变换器等效交-直-交结构整流环节控制、逆变环节与电机矢量控制的结合,其中整流环节为逆变环节提供了高、中、低范围可选的直流母线电压,逆变环节采用滞环电流比较法实现矢量控制;直接法实质上是直流母线电压在高电压范围时的间接法.研究了不同范围内的直流母线电压对矩阵式变换器电机系统矢量控制的影响.     

基于拓扑解耦的矩阵式高频链逆变器控制新方法

针对矩阵式高频链逆变器复杂的拓扑结构,提出了一种基于拓扑解耦思想的新型控制策略.根据高频逆变桥生成高频电压波形的极性,将单相交流变换到三相交流的矩阵变换器拓扑解耦成2个常规的三相电压源逆变器,从而可将常规电压源逆变器的控制策略引入到对矩阵变换器的控制中.与应用矩阵变换器的交/直/交等效模型和优化控制算法相比,拓扑解耦控制策略从矩阵变换器拓扑本身入手,原理实现简单,并能极大简化对矩阵变换器的分析过程.为便于系统理论分析,提出了"双向桥臂"概念.应用Saber仿真软件进行了仿真研究,并搭建实验样机进行了实验验证,结果表明该控制方法能获得良好的输出电压波形,验证了所提控制策略的正确性.     

基于DSP的矩阵变换器空间矢量控制

矩阵式变换器是一种具有优良的输入输出特性的新型交-交变换器，从等效的交-直-交变换的空间矢量调制出发，提出了一种基于DSP-TMS320LF2407A的控制方案，同时用DSP PLD的方案完成了安全换流，简化了控制系统，提高了控制系统的可靠性。     

基于DSP的矩阵变换器控制系统设计

为提高矩阵变换器的可靠性和实用性,根据空间矢量调制的等效交-直-交原理,采用DSP芯片TMS320LF2407A设计了矩阵变换器的实验控制系统.     

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.     

双极性移相控制矩阵式高频链逆变器的研究

针对双向高频逆变器固有的电压冲击和开关损耗问题,采用一种双极性移相控制策略：前级H桥逆变器将直流电压调制成高频矩形波,然后由矩阵变换器解调成双极性SPWM波,经输出滤波后得到正弦波电压。在稳态下,用分析Buck变换器外特性的方法来分析单相矩阵式高频链逆变器的外部特性。通过软件仿真验证了此控制策略的正确性。     

基于间接矩阵变换器的感应电机矢量控制的研究

介绍了一种拓扑结构与众不同的矩阵变换器--间接式矩阵变换器,并将其应用于感应电机矢量控制系统.在详细介绍间接式矩阵变换器的工作原理、控制策略及换流方法的基础上,将间接式矩阵变换器与感应电机矢量控制理论相结合,提出一种新颖的感应电机矢量控制系统.该系统在实现对电机矢量控制的同时,能够实现能量的双向传递,减少电网的谐波污染,同时又可以使电网侧的双向开关在零电流时动作,无需采用四步换流策略,由此降低了控制过程的复杂性.最后,利用Matlab软件对所提系统进行仿真,仿真结果验证了该系统的可行性.     

Boost矩阵变换器的离散滑模控制策略

针对目前矩阵变换器存在电压传输比低的缺陷,在对拓扑结构的基本构成及其工作原理分析基础上,提出一种新型的称为Boost矩阵变换器的电路拓扑结构.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,阐述了所采用的离散滑模控制策略的设计方法,并通过仿真对其有效性和可行性进行了验证.结果表明,该拓扑结构能实现输出电压和频率在一定范围内的任意调节,其电压传输比既可大于1,也可小于1,且直接输出高品质的正弦波而无需滤波环节,从而有效解决了传统矩阵变换器电压传输比低的难题.     

改善单相矩阵变换器失真的电路仿真

通过对单相矩阵变换器原理图进行分析得到输出失真波形,进一步总结出波形失真的原因,提出改进思路及改进电路图,通过MATLAB仿真得到变换器理想的输出波形,并总结出该变换器具有输出频率连续可调、输入输出电流接近正弦波等优点,具有广阔的应用前景.     

三角载波电流滞环PWM控制的矩阵变换器-PMSM矢量控制系统研究

为提高矩阵变换器-PMSM的电流滞环PWM矢量控制性能,提出基于三角载波比较电流滞环PWM控制的矩阵变换器-PMsM矢量控制系统方案.然后采用Matlab/simulink搭建了仿真模型,通过仿真给出了各种波形,由波形可见,电流环是矩阵变换器供电的PMSM电流滞环PWM矢量控制系统的一个重要环节,它是提高系统控制精度和响应速度、改善控制性能的关键.采用常规电流滞环控制PWM对系统的整体性能影响较大,而采用三角载波电流滞环PWM控制方案获得更好的控制效果.     

基于数字信号处理器的正弦脉宽调制矩阵变换器

将正弦脉宽调制(SPWM)控制技术应用于矩阵变换器中,导出了矩阵变换器的SPWM调制策略,控制开关函数不需要复杂的数学推导和计算。利用TMS320F240数字信号处理器设计了矩阵变换器控制系统,分析了该系统的控制方法,给出了系统的硬件框图、软件流程图。该系统可满足矩阵变换器对控制实时性的要求,且性能良好,系统软、硬件设计简单。     

矩阵换流矢量控制方式的实验研究

介绍了矩阵换流器的主回路构成及特点。采用PWM控制将交流电源直接变换成任意的电压、频率输出，在控制输入功率因数时，将输出侧看作电流源，将其电源分配到输入侧，通过改变分配率，就可以控制输入功率因数。实验结果表明，矩阵换流技术与矢量控制相结合，不仅较好地抑制了电源高次谐波，而且在电机调速中，实现了高性能传动，在不同的速度下，转矩具有良好的线性。     

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.     

基于数字信号处理器的正弦脉宽调制矩阵变换器

将正弦脉宽调制（SPWM）控制技术虚用于矩阵变换器中，导出了矩阵变换器的SPWM调制策略，控制开关函数不需要复杂的数学推导和计算。利用TMS320F240数字信号处理器设计了矩阵变换器控制系统，分析了该系统的控制方法，给出了系统的硬件框图、软件流程图。该系统可满足矩阵变换器对控制实时性的要求，且性能良好，系统软、硬件设计简单。     

采用空间矢量脉宽调制的高频母线矩阵变换器

针对普通双级式矩阵变换器电压传输比偏低的问题,提出在高频母线矩阵变换器中采用空间矢量脉宽调制的方法,提高电压传输比;同时针对高频母线矩阵变换器直流母线电压波动较大的问题,提出一种补偿控制算法补偿电压波动,减小其对输出造成的影响。通过Matlab/Simulink建立系统仿真模型,仿真结果验证了高频直流母线矩阵变换器理论的正确性以及补偿算法的有效性。