具有高电压传输比的BMC和BBMC矩阵变换器研究

提出了2种具有高电压传输比的新型矩阵变换器,根据逆变侧主电路拓扑结构的不同,将其分别称为Boost矩阵变换器(BMC)和Buck-Boost矩阵变换器(BBMC).介绍了这2种拓扑结构的基本构成和工作原理,阐述了滑模控制器和双闭环控制器的设计方法,并对其进行了比较,最后通过仿真证明了该新型电路结构的可行性和有效性.结果表明:该电路能实现电压传输比和输出频率的任意调节,且波形失真度小,从而有效地解决了传统矩阵变换器(CMC)电压传输比低的固有缺陷,具有很好的应用价值.     

高电压传输比BMC、BBMC矩阵变换器研究

提出了2种具有高电压传输比的新型矩阵变换器，根据逆变侧主电路拓扑结构的不同，将其分别称为Boost矩阵变换器(BMC)和Buck-Boost矩阵变换器(BBMC)。介绍了这2种拓扑结构的基本构成和工作原理，阐述了滑模控制器和双闭环控制器的设计方法，并对其进行了比较，最后通过仿真证明了该新型电路结构的可行性和有效性。结果表明：该电路能实现电压传输比和输出频率的任意调节，且波形失真度小，从而有效地解决了传统矩阵变换器(CMC)电压传输比低的固有缺陷，具有很好的应用价值。     

18开关双级矩阵变换器的空间矢量调制策略及其仿真研究

该文推导了从常规矩阵变换器（CMC）到双级矩阵变换器（TSMC）的演变过程，证明了二者开关函数等效、变换功能相同。由于拓扑结构不同，二者的空间矢量调制方法存在差别，该文分析了TSMC的几种典型拓扑电路，以18开关拓扑结构的TSMC为例，分析推导了其整流级和逆变级的空间矢量调制策略，给出了实现零电流换流的开关矢量顺序，并利用MATLAB对18开关TSMC调制策略进行仿真研究，仿真结果表明了TSMC具有和CMC同样优良的输入输出性能，验证了该文理论分析和调制策略的正确性。为双级矩阵变换器的进一步研究和软硬件设计提供了理论基础。     

五相双级矩阵变换器

为了提高五相异步电机调速系统的性能,提出一种新型的五相双级矩阵变换器.该变换器实现了三相输入、五相输出的直接功率变换,通过采用改进的双级拓扑结构,解决了传统矩阵变换器向多相拓展换流复杂度增加的问题.介绍了几种五相双级矩阵变换器的拓扑结构,针对五相双级变换器的空间矢量调制控制策略进行了理论推导,对变换器的控制策略的可行性进行了仿真的实验验证.仿真和实验结果表明:所提出的变换器输入电流和输出电压为正弦,谐波小且输入功率因数可控,并可实现零电压换流.     

矩阵变换器的几项关键技术

具有矩阵型的电路拓扑结构的矩阵变换器以其输出频率调节范围大，输出电压与输入功率因数可调而成为交－交变频器的新的研究热点。本文在矩阵变换器的几个关键技术作一介绍。主要包括主回路的拓扑结构，开关器件、开关器件、调制策略，保护电路以及研究现状和发展趋势。     

两种矩阵变换器的调制策略比较仿真研究

矩阵变换器是实现"绿色"电源变频器最具发展前景的技术方案,研究与开发矩阵变换器具有重要的意义。矩阵变换器可分为常规的单级和双级两种拓扑结构,文章通过仿真来综合比较这两种矩阵变换器的调制策略,即将单级矩阵变换器的开关函数调制策略、SVPWM调制策略与双级矩阵变换器的SVPWM的调制策略进行比较研究,并在双级矩阵变换器的逆变级采用了合理插入零矢量的调制方式。通过Matlab/Simulink仿真软件验证它们的调制策略的可行性,并进行综合比较与分析,证明了双级矩阵变换器具有更好的性能,对矩阵变换器及其调制策略的选取具体一定的参考价值。     

五相矩阵变换器逆变侧控制策略的研究

矩阵变换器作为＂绿色＂变频器越来越受到广泛的关注,但是传统的矩阵变换器的＂虚拟逆变部分＂拓扑大多是推挽式、半桥式和全桥式结构,因此电压传输比较低,基于上述情况,本文提出在矩阵变换器的＂虚拟逆变＂部分采用Cuk逆变电路,发挥该电路的升压特性,提高矩阵变换器的电压传输比,使得其达到1·0,同时对该矩阵变换器的滑模变结构控制策略进行研究,最后通过Matlab/Simulink仿真验证了理论的正确性,从而为矩阵变换器在工业领域的应用提供了一种思路和一定的理论基础。     

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.     

双级矩阵变换器输入电压不平衡控制策略

双级矩阵变换器(又称为间接矩阵变换器)是一种新的矩阵变换器拓扑,存在中间直流环节,但不包含储能的电容或者电感.因此,当输入侧电压不平衡时,输入输出电流波形将直接受到影响,降低了双级矩阵变换器的性能.针对这一问题,本文提出了一种基于瞬时无功理论的补偿方法.在输入电压不平衡情况下,该方法控制输入侧有功为恒定,构造输入电流矢量参考值,并对整流级电路和逆变级电路分别采用空间矢量脉宽调制,从而保证输出性能的稳定.实验结果表明,该方法有效地减小了输入输出电流中的谐波含量,改善了变换器的性能.     

电力电子变换器广义连接矩阵及其潜电路判别

对电力电子变换器拓扑结构认识的局限性,导致实际运行中会出现非设计要求的工作模态或潜在电路,它们附加在正常工作模态中,使变换器特性异常。为探明所有可能潜在电路,提出了适用于电力电子变换器拓扑分析的广义连接矩阵,由此给出电力电子变换器潜在电路的一般判据,得到一种新的电力电子变换器潜在电路的分析方法。本文具体以三阶DC/DC升压式和1/3降压式两种谐振开关电容变换器为例,对电力电子变换器广义连接矩阵识别潜电路判据的可靠性进行了验证,实验结果验证了所提出的方法是正确和有效的。     

基于改善电压传输比的矩阵变换器研究

矩阵变换器具有自身的一系列优点,必定会在各行业得到广泛应用.因此,矩阵变换器的研究愈来愈成为热点.首先简单介绍了矩阵变换器的优、缺点,然后分两种情况详细介绍了矩阵变换器电压传输比的国外研究状况.第一种是电压传输比在0.866以下的研究状况;第二种是电压传输比在0.866以上的研究状况,并对电压传输比从变流技术的角度进行了推导,揭示了电压传输比与控制角的内在联系.对国内情况也作了简单的回顾.     

电压不平衡时三相矩阵交—交频线侧电流谐波分析

对三相矩阵交－交变频装置带电动机负载在输入输出不平衡时的线侧电流谐波进行深入的分析,得出了线侧电流谐波精确的计算表达式,并给出了线侧电汉谐波与不平衡率的关系曲线,总线出在输入输出不平衡时线侧电流谐波的规律性结论。     

模块化多电平矩阵变换器输入输出频率相近时低频运行控制策略

提出了一种模块化多电平矩阵变换器(M3C)输入输出频率相近时的低频运行控制策略。方案采用桥臂电流反馈控制,实现输入输出侧电流和内部环流的三重控制,并约束内部环流不影响输入输出侧;电压外环采用层次化电容电压控制策略,包括M3C总电容电压控制、输入输出侧相间平衡控制以及桥臂间平衡控制,其中桥臂间平衡控制通过叠加高频环流及零序电压实现,并引入PR控制器实现差频纹波的闭环抑制。该方案适用于输入输出侧频率相同的特例工况。通过OPAL-Rtlab半实物实验验证了该方案的可行性和有效性,以及优良的动静态特性。     

用于驱动无刷直流电机的矩阵变换器控制策略

利用矩阵变换器驱动无刷直流电机,可以实现无刷直流电机的交一交直接控制.针对无刷直流电机反电势为梯形波、相电流为方波的特点,提出一种用于驱动无刷直流电机的矩阵变换器的控制策略.将矩阵变换器等效为整流器和逆变器的虚拟连接,分别对这两个虚拟环节采用输入电流空间矢量调制和三相六拍120°持续导通模式,然后将两个环节的调制策略相结合,从而实现无刷直流电机交-交变频调速.该控制策略能够实现输出方波电流的同时实现输入电流的正弦化.对给出的控制策略进行了详细的理论分析与推导.实验验证了控制策略的正确性与可行性.     

Performance and efficiency control enhancement of wind power generation system based on DFIG using three-level sparse matrix converter

Nowadays, the power generation systems based on wind turbines is increasing continuously in the world. Hence, there are intense efforts provided by researchers for the development of this area. In high power system applications, multilevel converters are a competitive alternative to the two-level inverters. In this paper, a three-level sparse matrix converter (SMC3l) associated to a grid connected variable speed wind generation (VSWG) scheme using a doubly fed induction generators (DFIGs) is investigated. Therefore, the dynamic behavior of a wind generator, including models of the wind turbine, DFIG, SMC3l control algorithm and power control is studied. Simulation results of the dynamic models of the wind generator are presented, for different operating modes sub-synchronous, synchronous and hyper-synchronous, to show the good performance and the efficiency control enhancement of the VSWG system using the proposed SMC3l.     

电压瞬时跌落时双级矩阵变换器的控制策略

双级矩阵变换器是一种新的矩阵变换器拓扑,存在中间直流环节,因此其整流级和逆变级可以分别采用空间矢量PWM调制策略.但是由于中间直流环节没有储能的电容或者电感,输入侧电压瞬时跌落直接影响输出电压和电流,降低双级矩阵变换器的性能.为了抑制输入电压瞬时跌落对双级矩阵变换器性能的影响,提出了一种整流级电路多种调制模式切换的控制策略,根据不同调制模式下电压利用率的不同,实现整流级电路各调制模式的平滑切换,提高整流级电路电压利用率,从而保证输出性能的稳定.该方法可以将整流级电路的电压利用率由SVM调制的0866提高到0955.在基于逆阻式IGBT的双级矩阵变换器样机上的实验验证了提出的方法的有效性.     

并联Buck变换器中的混沌研究

开关式DC/DC变换器是一个强的非线性控制系统,变换器满足一定条件时,就会产生各种类型的分叉和混沌.该文采用基于主从控制的并联Buck变换器为研究对象,详细推导了并联Buck变换器的动力学方程,通过仿真得到了在一定范围内改变参数时引起的分叉和混沌现象.并且借鉴非线性动力学中的Jacobian矩阵法对系统不动点的稳定性进行了分析,通过其特征值轨迹形象说明了分叉出现的原因.     

Three-phase,power quality improvement ac/dc converters

The generation of harmonics and reactive power flow in a power system is greatly influenced by the widespread use of power electronic converters in addition to other sources of harmonics and reactive power. The design, development and successful application of single-phase, power quality improvement converters in domestic, commercial and industrial environment has made possible the design and development of three-phase, power quality improvement converters and their widespread use in different applications. This paper deals with a comprehensive review of three-phase, power quality improvement converter configurations, control approaches, performance on supply and load sides in terms of input power factor, THD and well-regulated, reduced-rippled dc output, power rating, cost and selection for specific applications. It also provides state-of-the-art of power quality improvement converter technology to researchers, designers and engineers working on three-phase, switched-mode ac–dc converters.     

Implementation of parallel zero‐voltage switching converter with series‐connected transformers

This paper presents a parallel zero‐voltage switching (ZVS) DC–DC converter with series‐connected transformers. In order to increase output power, two transformers connected in series are used in the proposed converter. Two buck‐type converters connected in parallel have the same switching devices. The primary windings of series‐connected transformers can achieve the balanced secondary winding currents. The current doubler rectifiers with ripple current cancellation are connected in parallel at the output side to reduce the current stress of the secondary winding. Thus, the current ripple on the output capacitor is reduced, and the size of the output choke and output capacitor are reduced. Only two switches are used in the proposed circuit instead of four switches in the conventional parallel ZVS converter to achieve ZVS and output current sharing. Therefore, the proposed converter has less power switches. The ZVS turn‐on is implemented during the commutation stage of two complementary switches such that the switching losses and thermal stresses on the semiconductors are reduced. Experimental results for a 528‐W (48 V/11 A) prototype are presented to prove the theoretical analysis and circuit performance. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

中频下双级矩阵变换器整流级相位前馈校正算法

针对双级矩阵变换器(TSMC)应用于航空领域时,在中频下如果直接应用传统调制策略,整流级相位将出现滞后,从而附加滞后的功率角且减小电压传输比,在变频航空供电体制下甚至出现功率角和输出电压幅值的波动,影响输入输出波形质量这一问题,在分析中频下整流级相位滞后原因的基础上,根据梯形面积原理推出滞后相位大小,提出中频下TSMC...