矩阵变换器系统稳定性分析及其一种提高方法

采用了小信号分析方法对三相-三相MC系统的稳定性进行了分析.分析是在两种不同的控制策略下进行的,一种为占空比计算基于瞬时输入电压值,另一种则基于数字低通滤波器后输入电压值.由供给电源、输入L-C滤波器以及MC和阻感性负载建立系统的状态平均模型.对该模型在稳定工作点处进行微偏线性化,建立小信号的状态方程,并对其特征值进行分析,研究了系统各参数影响稳定性的规律.结果表明MC稳定运行的最大电压传输比可作为数字低通滤波器时间常数的函数进一步分析出影响系统稳定性的因素,为系统稳定性的改善和输入滤波器的设计提供了有效的指导.     

矩阵变换器系统小信号模型稳定性分析

提供了一种基于小信号模型的矩阵变换器稳定性分析方法。以电源、二阶输入L-C滤波器、矩阵变换器和R-L负载为对象,建立矩阵变换器系统小信号模型。获得传递函数,通过对其零极点的分布进行分析,探明了各参数对系统稳定性影响的规律,并着重研究了矩阵变换器管压降、换流和死区这些非线性因素对系统稳定性的影响。通过傅里叶分析给出了谐波表达式,分析了这些非线性因素与稳定性的关系。仿真结果验证了建模和分析结论的正确性。     

基于状态反馈线性化的矩阵变换器非线性控制

针对矩阵变换器输出电流易受电网电压、负载不对称影响的问题,设计了一种基于状态反馈线性化的矩阵变换器非线性控制器,实现对输出电流的实时准确的跟踪。根据矩阵变换器的拓扑结构,构建矩阵变换器的输出端数学模型。利用Park变换将该数学模型变换为标准的仿射非线性系统,构建了反馈线性化控制器。利用MATLAB/Simulink将采用所设计的控制器的矩阵变换器与传统矩阵变换器进行仿真对比。仿真结果表明,设计的控制器有效地改善了系统在三相输入电压不对称、三相负载不平衡的非正常工况下的输出电流性能。将设计的控制器应用在搭建的矩阵变换器样机上,样机调试结果进一步说明了所设计的控制器的可行性。     

基于广义状态空间平均的LLC谐振变换器建模及稳定性分析

LLC谐振变换器在航空航天领域中广泛应用,但LLC谐振变换器固有的非线性特性及输出“小纹波”易造成系统失稳。为准确分析LLC谐振变换器非线性特性及输出“小纹波”问题,引入广义状态空间平均(generalized state space averaging, GSSA)理论对LLC谐振变换器进行建模,将时域非线性状态空间模型转化为GSSA模型。并推导基于GSSA理论的闭环系统小信号模型。通过特征值分析法及Nyquist曲线对元件参数、控制参数及参数耦合对系统稳定性影响进行分析,再利用仿真对模型及理论分析进行验证。仿真结果表明,建立的广义状态空间平均模型可以考虑到系统中“小纹波”因素,具有更高的精度。稳定性理论分析结果与稳定性分析仿真验证结果一致。     

基于特征值灵敏度的共模-差模电压控制SIDO Buck变换器稳定性分析

针对单电感双输出(SIDO)Buck变换器控制参数设计困难的问题,对共模-差模电压控制SIDO Buck变换器的稳定性进行深入分析.建立了变换器的状态空间平均模型,结合雅克比矩阵和劳斯-赫尔维茨判据得到了共模-差模电压控制器控制参数的稳定范围.指出支路a比例系数(kpa)具有稳定下界,积分系数(kia)具有稳定上界和下界;同时支路b比例系数(kpb)和积分系数(kib)均具有稳定的上界和下界.通过对控制器参数的特征值灵敏度进行研究,发现增大kpa、减小kia、减小kpb以及减小kib有利于提高系统的稳定性.实验结果验证了理论分析的正确性.     

基于模块化多电平矩阵换流器的柔性低频输电系统大信号稳定性分析

为了实现“双碳”战略目标,推动我国能源转型,实现海上风电等大规模新能源的安全可靠送出成为研究关键。柔性低频输电系统通过降低输电频率来提高输送能力并节省经济成本,逐渐成为“新型电力系统”中除传统工频输电和直流输电方式之外的有益补充。但是,柔性低频输电系统的稳定性问题,尤其是大信号稳定性问题仍是工程实践中的难题。为此,采用Lyapunov直接法对基于模块化多电平矩阵换流器(modular multilevel matrix converter,M3C)的柔性低频输电系统进行了大信号稳定性分析。首先针对系统非线性状态方程阶数较高,导致难以通过经验或者线性系统Jacobian矩阵方法直接构造能量函数的难题,通过扇区非线性方法建立了模糊模型,简洁快速地构建了系统能量函数并计算了大信号稳定吸引域(large signal domain of attraction, LS-DOA)。其次引入多维空间吸引域的映射方法,从频率差异的角度更加直观地揭示了主电路和控制系统等参数对系统大信号稳定性的影响。然后结合线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)凸优化理论,分析了系统...     

空间矢量调制的矩阵式变换器仿真模型研究

该文用Matlab Simulink建立了空间矢量调制的矩阵变换器的2个仿真模型，1个简化模型，1个复杂模型。简化模型中，开关矩阵由9个理想开关组成，不考虑任何换流引起的短路问题，在用于验证控制策略改进方法，试验外围电路参数及模型中模块的正确性时，简化模型可代替复杂模型，复杂模型主要用于模拟实际系统，用于检验在简化模型下已验证的策略或参数在实际条件下的工作情况。2个仿真模型的结果证明：矩阵式变换器的简化模型在验证功能上和实际模型能达到同样的效果，并能大大提高工作效率。2个仿真模型为矩阵变换器软、硬件的研究和调试带来极大方便。     

矩阵变换器的建模与仿真

该文着重讨论矩阵变换器的建模与仿真。文中给出了矩阵变换器的两种模型：基于间接空间矢量调制法的模型和基于功率守恒方程的模型，详细介绍了这两种模型建立的理论基础和建立过程，并结合这两种模型在研究不同问题时的仿真结果，说明模型难有绝对的好坏之分，应针对不同的问题采用不同的模型。文中同时也介绍了矩阵变换器建模中应注意的问题及技巧，为深入进行矩阵变换器的仿真研究提供了参考和借鉴。     

矩阵式电力变换器的无功功率分析

对直接式和间接式的矩阵变换器的输入无功功率进行了理论分析。以交流电源和变频调速应用为例,分析了矩阵变换器输入无功功率性质和量值的调节规律,得出一些有意义的结论,如矩阵变换器的输入端有一定的无功功率率调节范围;功率因数角可设定为正、负或零;直接式阵变换器的输入功率因数角调节范围与负荷阻抗有关,而间接式的功率因数角调节范围与电压增益有关。     

空间矢量调制矩阵式电力变换器的灵敏度分析

将Ｐａｒｋ变换技术应用到含有输入滤波的空间矢量调制矩阵变换器,推导出了开关矩阵的四端口网络等效电路。通过ＭＡＴＬＡＢ仿真分析,验证了所提方法的有效性和实用性。     

功率MOSFET变换器在开关磁阻电动机驱动系统中的应用

本文介绍了一种新型调速系统－开关磁阻电动机驱动系统，分析了驱动系统的特点及其对功率变换器的要求，并论述了在中小功率场合应用功率ＭＯＳＦＥＴ作为功率变换器的意义，同时对该系统的功率变换器器件设计、功率ＭＯＳＦＥＴ的栅极驱动与保护作了研究。     

用于抑制矩阵变换器共模电压的零输出换相策略

该文对矩阵变换器的共模电压进行了分析，提出了抑制共模电压的零输出换相策略，该策略采用一个正电压、一个零电压和一个负电压实现了对矩阵变换器的控制。其输出三相线电压局部平均值为对称正弦量；电压增益可以达到了理论上的最大值；共模电压的最大瞬时值为输入相电压幅值的一半。该文对零输出换相策略、电压增益及开关动作顺序进行了详细的分析，并与双电压合成控制策略下共模电压的最大瞬时值进行了对比。最后，通过仿真验证了结论的正确性。     

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。     

矩阵变换器的电流控制策略

该文以矩阵变换器的输出电流为控制目标。首先将矩阵变换器等效为整流器和逆变器的串连，得出变换器基本滞环控制开关策略；并分别以改善其输出输入电流品质为出发点，分析得到正弦环宽滞环控制方法和输入电流空间矢量合成控制方法；在分析输入电压对输出电流影响的基础上，结合预测电流控制，得到了变换器独特的27矢量电流控制法。仿真证实了这些方法的有效性。     

交错并联式双管正激变换器工作模式分析及系统设计

针对交错并联结构的双管正激变换器工作特点，分析了不同占空比下变换器的两种工作模式及变压器磁复位过程，结果表明磁复位过程中的谐振现象不增加功率开关的电压应力。采用平均电路法建立了系统的小信号模型，给出了输出电压闭环控制的补偿函数及参数设计方法。通过原理样机的实验分析，说明交错并联结构的双管正激变换器工作方式为准方波形式，可以用常规的恒频PWM控制，对简化控制策略有重要指导意义。实验结果与理论分析一致，证明了分析方法和系统参数的正确性。     

空间矢量调制矩阵变换器闭环控制的研究

该文提出了一种基于空间矢量调制矩阵变换器的闭环控制方法。该方法根据矩阵变换器的实际输出电压与期望输出电压的大小，计算其对应的旋转电压空间矢量间的偏差，并将此偏差作为负反馈加到下一采样周期的开关调制矩阵中，从而实现系统的闭环控制。文中通过理论推导，给出算法的具体实现方法。利用该文提出的闭环控制方法，可保证矩阵变换器的输出电压很好地跟随给定的期望电压，并可有效地抑制矩阵变换器输出电压及输入电流波形的畸变。仿真结果验证了理论分析的正确性。