矩阵变换器改进的双电压控制策略

针对矩阵变换器双电压控制策略中开关状态转换过程复杂、软件实现困难的问题,提出了一种改进的控制策略。将输入、输出电压各划分为12个区间,并根据一定原则对三相输入、输出电压进行变量定义。输入、输出电压区间的组合情况被分成4种进行讨论,在每一种情况下,占空比的表达式是统一的。详细推导并分析了这4种情况下各个占空比的大小关系,归纳总结成2种情况,具有固定的大小关系。根据各个占空比的大小,考虑开关状态的转换,绘制出了2种情况的PWM顺序图,简化了双电压控制策略的实现,并且使得开关状态的转换次数最少。研制了实验原理样机,用实验验证了改进控制策略的正确性和可行性。     

双电压合成矩阵变换器的新型扇区划分

在研究传统矩阵变换器双电压控制策略的基础上,提出了一种新型的扇区划分模式,将矩阵变换器的输出扇区由6个扇区减少为3个扇区,因而使输入输出的扇区组合数由36种减少至18种。本文详细介绍了该新型扇区划分方法,并推导了新型扇区判断的数学规则、对应开关管占空比系数的数学表达式以及通用化的输出线电压的合成表达式,简化了双电压控制策略的实现过程。本文所提出的新型扇区划分模式在原理和输入输出性能上同传统双电压控制方法完全等效,在不平衡的输入下同样能够得到对称的三相输出电压,继承了传统双电压控制策略的优点。最后,通过仿真与实验验证了该新型扇区划分方法的有效性。     

基于扇区简化的矩阵变换器双电压策略研究

针对矩阵变换器(MC)传统的双电压控制方法扇区组合下占空比的不确定性,在此提出一种新的扇区划分方法,将MC输入、输出扇区由传统模式下的6个减少至3个,使得扇区组合数相较传统方法大大减少。推导了新扇区下开关管占空比的表达式、大小关系和通用输出线电压合成的数学表达式,简化了双电压方法的软硬件控制过程。在此提出的新划分模式在方法原理和输入输出特性上与传统的控制方法基本等效,具备传统双电压控制方法的优点。最后,通过搭建样机平台,用实验验证新扇区划分方法的正确性。     

基于输出侧电流加权合成反馈的三相-两相矩阵变换器控制策略

以实现三相-两相矩阵变换器(3-2 MC)输入电流正弦化控制为目标,推导了在该目标下两相输出电压调制波函数表达式。针对三端输出3-2 MC拓扑结构下扇区划分数量较多的问题,提出了对原有扇区划分的简化方法。基于该扇区划分原则改进了原有空间矢量调制策略,推导了占空比表达式,给出了该调制策略下的开关函数矩阵,详细分析了系统最大电压利用率。为获得良好的动态响应性能,通过建立dq坐标轴下3-2 MC的信号模型,提出了基于输出侧电流加权合成反馈的双闭环控制策略。通过实验验证了理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。     

Buck变换器直接电流和直接电压模型预测控制

为减小模型预测控制(MPC)决策时的计算量,实现Buck变换器预测控制的在线决策,在此提出一种基于简化离散模型的Buck变换器的预测控制策略。基于简化离散模型在不同运行模式下各状态变量与控制占空比的关系特性,设计了在电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM)下不同的控制目标函数,最小化目标函数进行控制占空比预测。根据模型递推电流状态,进行变换器运行模式预测。根据模型递推电压状态,为变换器提供输出电压运行轨迹预测。根据预测的运行轨迹与Buck变换器输出电压之间的偏差,进行预测占空比的补偿策略设计,以消除模型系数线性化及变换器系统寄生参数引起的控制偏差。实验结果验证了控制策略能在各种运行条件下对变换器输出电压准确、快速地控制。     

矩阵变换器双电压调制策略的简化控制

针对矩阵变换器传统双电压调制策略存在的扇区随机组合,导致占空比的不确定问题,提出把输入和输出电压区间由6个分成为3个。推导了新方法下输出线电压的通用数学表达式,在新模式下通过输入不平衡的三相电压,验证新的扇区划分方法仍然具有对电网扰动的抵抗能力。该方法简化了软硬件的控制过程,在原理方法上和传统的调制策略等效,在输入输出特性上差异很小。最后通过实验样机平台,用实验的方法验证了新模式的可行性。     

电流断续模式Boost功率因数校正变换器的变占空比控制

DCM Boost PFC变换器具有开关管零电流开通、二极管无反向恢复和开关频率恒定等优点,但是当在半个输入周期内占空比恒定时,其输入功率因数较低。本文推导了DCM Boost PFC变换器的输入电流和PF值的表达式,并提出一种变占空比控制的方法,可以在全输入电压范围内将PF值提高到接近于1。为了简化电路实现,本文进一步给出一种拟合占空比的方法。与定占空比控制相比,所提出的变占空比控制方法还具有输出电压纹波小和效率高等优点。实验结果验证了理论分析的正确性。     

输入不平衡时双级矩阵变换器调制策略的改进

针对输入电压不平衡时双级矩阵变换器输出电能质量差且电压传输比低等问题,在空间矢量脉宽调制基础上提出了一种混合型控制策略.整流级采用过调制策略,保证负载侧输出最大功率,逆变级通过时变电压调制系数来实时修正逆变级占空比,确保负载侧三相对称输出,利用Matlab/Simulink对该调制策略下TSMC输出性能进行了仿真研究.仿真结果表明该方法不仅能有效改善非对称输入时输出波形,提高电压利用率,而且算法简单易于实现.     

基本非隔离输入串联输出串联组合直流变换器的控制策略

分析了基本非隔离输入串联输出串联组合直流变换器输入均压与输出均压之间的关系,研究了一种实现输入均压与输出均压的双环交错控制策略。在保证变换器实现输入均压和输出均压的同时,可以实现输入均压控制与输出电压控制调节相解耦,有利于分别独立设计各个控制器。交错控制技术的引入,使得输出电压纹波得到了减小。最后,通过仿真研究,验证了该控制策略的有效性。     

新型电压调整模块——带有源浮充平台的Buck变换器

针对基本Buck变换器在输入、输出电压相差悬殊时占空比过小问题,提出了一种新型电压调整模块--带有源浮充平台Buck变换器.该拓扑在基本Buck变换器中加入了有源浮充平台单元,不仅具有大变比的电压转换能力,输出电感电流的交错并联,而且具有自动均衡各相电感电流的能力,无需采取任何均流措施,具有控制电路简化、开关应力小和效率高等特点.对新拓扑进行了详细的稳态和动态分析,仿真和实验结果证明了对新拓扑理论分析的正确性.     

四开关Buck-Boost变换器的三模式控制方法研究

针对四开关Buck-Boost变换器在两模式运行时,其输入输出电压接近时模式切换频繁以及开关管难以运行在极限占空比下的问题,提出了一种基于平均电流控制的Buck、Buck-Boost、Boost三模式切换策略。该策略在原有Buck、Boost两模式的基础上,通过检测输入电压单元来控制调制信号偏置电压,实现四开关BuckBoost变换器在Buck、Buck-Boost、Boost三模式下平滑切换,使开关管在宽输入电压范围内工作在有效占空比区间。通过使用平均电流控制来限制电感电流变化,确保变换器的安全可靠运行。最后搭建saber仿真模型和硬件实验平台,验证了所提控制策略的可行性。     

双电压合成矩阵变换器特性与电压扇区的关系分析

在双电压合成矩阵变换器中,需要将每个周期内的输入、输出电压划分成若干扇区。根据不同的划分方法,扇区的形状可以是S形或X形。首先对双电压合成方程的一般形式占空比的计算方法进行了改进。然后研究了输入、输出电压扇区形状的四种组合即{X,X}、{X,S}、{S,X}、{S,S}。针对每一种组合研究了矩阵变换器特性与相应扇区组合的关系。这些特性包括“原点开关”的存在性、最大电压增益及输入电流波形。通过分析比较得出,最佳输入、输出电压扇区组合是{S,X}。这种组合存在“原点开关”。便于实现,能够同时获得最大的电压增益和对称的正弦输入电流,功率因数可以达到1。通过仿真分析验证了结论的正确性。     

可有效降低共模电压的矩阵变换器调制方法研究

矩阵变换器以其诸多理想特性受到越来越多的关注.而PWM调制技术的应用不可避免地会产生高频共模电压,对电气设备的运行会产生相当大的危害.分析了矩阵变换器共模电压产生的机理,基于双电压合成策略,提出了一种可有效降低矩阵变换器共模电压最大值的优化方法.该方法通过调整零输出电压组合所对应的输入相电压,可将共模电压的最大值从输入相电压幅值降低为原来的0.577倍,同时保持输出电压和输入电流的局部平均值不受影响.并通过调整开关顺序,使一个开关周期内的换流次数保持8次不变.仿真结果验证了结论的正确性.     

模块化光伏直流并网系统分布式自主控制策略

提出了模块化光伏直流并网系统分布式自主控制策略。通过将各模块输出电压信息叠加到输入侧母线电压基准中,不仅实现了输入侧母线电压的无主从调节,而且自动实现了各模块输出电压的均衡控制。所提出的控制策略无需通信或中央控制器,实现了串并联模块化光伏直流并网系统的完全分布式自主控制,且能实现故障模块和替换模块的热插拔,具有控制简单、易于实现、可靠性高等优点,并通过实验验证了理论分析的正确性。     

矩阵变换器双电压合成定理及其自动调节能力研究

矩阵变换器具有自身的一系列优点,是一种绿色变频器,是交-交变频研究的热点之一。控制策略是矩阵变换器研究的重要内容。双电压控制是最重要的控制策略之一,但双电压控制相对研究较少,已发表的研究成果具有一定的局限性。本文对已发表的成果作了进一步的研究,提出了相应定理和推论:得出了输出线电压、输入线电流的一般合成规律和统一表达式;分析了输入电压异常对输入线电流合成的影响;基于本文提出的定理,给出了该调制策略对输出线电压具有的自动调节能力的一般性证明。最后,应用MATLAB语言建立了基于该调制策略的仿真模型,仿真实验验证了所提出定理和推论的正确性。     

多模块矩阵变换器改进型线电压合成闭环控制策略研究

针对常规三相-三相矩阵变换器电压传输率低的缺陷,文章研究了一种多模块矩阵变换器拓扑结构,详细介绍了线电压合成调制策略的实现过程,给出输入侧与输出侧扇区划分方式、占空比表达式,提出以输出调制系数作为控制对象的闭环控制策略。在闭环控制中因输入无阻尼LC滤波器引起输入电流谐振进而影响输入性能的问题,在上述线电压合成闭环控制策略基础上,改进了原有采用高通滤波器提取高频谐波量的谐振抑制方法,提出了通过简单的数学计算将输出负载电流dq轴分量中的高频谐波量反馈到闭环控制中,实现了多模块矩阵变换器输入谐振的有效抑制。最后,建立仿真模型,采用Matlab有效抑制输入谐振,同时具有良好的动态与静态性能。