不平衡输入3-1矩阵变换器输入电流谐波抑制研究与实现

针对输入电压不平衡条件下三相-单相矩阵变换器的双空间矢量控制策略进行了研究。为补偿三相-单相矩阵变换器输出的脉动功率,推导了采用单电感进行功率解耦的调制函数,在分析不平衡输入电压下三相-单相矩阵变换器的输入电流谐波的基础上,推导了将输入电压正序分量作为输入电流参考矢量下输入电流解析式,对比分析了与传统控制方式之间电流谐波的优化关系,提出正序电压作为输入电流参考矢量并采用动态调制比进行输出相与解耦相调制的控制策略,构建了实现该控制策略的系统模型并进行了系统仿真验证。在此基础上搭建了实验样机,仿真及样机实验结果表明该控制策略在维持输出电压稳定性的同时显著降低了输入电流谐波含量,验证了理论分析的正确性和所提出的控制策略的可行性。     

一种基于输入电流矢量相位的新型间接矩阵变换器空间矢量过调制策略

为进一步提高间接矩阵变换器的电压传输比,本文提出一种调节输入电流矢量相位的空间矢量过调制策略。该策略将矩阵变换器电压传输比提高到1.05,且实现了输出电压基波幅值与参考输出电压无误差。本文首先分析了不同空间矢量调制下的整流级和逆变级输入电流和输出电压矢量,在此基础上,对过调制区进一步划分,增加了过调制Ⅲ区,并将调节输入电流矢量相位作为过调制Ⅲ区的过调制策略;同时利用傅里叶积分准确地分析过调制区输出电压基波幅值与参考输出电压的关系及输入输出低频谐波分量。最后通过实验验证了该过调制策略的有效性和输入、输出的低频谐波特性。     

矩阵变换器间接空间矢量过调制策略分析与研究

矩阵变换器线性调制区域最大电压传输比为0.866,为克服矩阵变换器电压传输比低的缺点,采用过调制策略成为一种行之有效的解决方法,且不需要额外设备。传统基于不同矢量组合的过调制方法大多数是从逆变级入手,提高矩阵变换器电压传输比,而对整流级即输入电流关注较少,使得输入电流谐波含量较大。在分析传统基于不同矢量组合过调制中六边形矢量和基本矢量对输出电压性能影响的基础上,提出一种新的间接空间矢量过调制策略,对整流级和逆变级采用不同的矢量组合及权重因子优化设计,可获得更小的输入电流谐波和输出电压误差。仿真和实验结果均证明了所提过调制策略是切实可行的。     

一种新的单相-三相矩阵变换器调制策略

针对直接型单相-三相矩阵变换器,提出一种基于正弦脉宽调制(Sine Pulse Width Modulation,SPWM)的调制方法。假定单相输入电压为余弦函数,通过构造含有输出电流频率和一族输入频率奇数倍频率的余弦函数,进行简单的加减运算作为调制波,可以获得对称的三相输出电压,并且输出电压的谐波次数、频率和幅值可控。对于感性负载,输出电流近似为正弦波形,获得了单相-三相矩阵变换器的输入电流计算公式。建立Matlab/Simulink的仿真模型,构造相应的调制函数,进行了阻感负载的仿真实验。使用DSP芯片和双向开关搭建了单相-三相矩阵变换器的实验平台,实验结果表明提出的调制策略扩大了矩阵变换器输出频率的调节范围,减小了输出电流的总谐波失真度(Total Harmonic Distortion,THD),并能保持输入功率因数为1,具有良好的性能。     

不对称调制下双级矩阵变换器的谐波分析

将双级矩阵变换器应用于360~800Hz航空变速恒频发电系统中,较高的输入频率是对变换器控制性能的重大挑战。仿真和实验表明,采用传统的不对称双空间矢量调制方法虽然具有控制简单、开关损耗低等优点,但在高频输入时,输出电压和输入电流将出现低频谐波和畸变。通过简化的Buck电路模型,引入脉冲重心的概念,推导了脉冲重心偏移对实际输出电压的影响规律。基于此,分析了双级矩阵变换器的谐波分布规律,发现不对称调制在输出电压中引起频率为3nωin±(3m±1)ωo的低频谐波,而在输入电流中引起3n±1次谐波。仿真和实验验证了结论的正确性,为进一步提高双级矩阵变换器性能提供了理论依据。     

输入非平衡条件下矩阵变换器两种电流偏置角调制策略的谐波分析

通过对矩阵式变换器中9个双向开关的逻辑控制,可实现其电压和频率的变换。依据输入非平衡、输出平衡时矩阵变换器的工作原理,用Matlab建立输入非平衡时矩阵变换器分别采用输入电流偏置角固定和输入电流偏置角动态调整两种空间矢量调制策略仿真模型。仿真结果和频谱分析表明：与输入电流偏置角固定的调制策略相比,输入电流偏置角动态调制法策略能有效减少输入电流谐波。     

传统矩阵变换器最小相位误差空间矢量过调制策略

对传统矩阵变换器的电压传输比特性进行理论研究,推导瞬时电压传输比与输出/输入频率比、输出电压初始相位和输入功率因数角之间的函数关系,分析瞬时电压传输比的变化规律。通过对输出线电压进行二重傅里叶变换,得到传统矩阵变换器最小相位误差过调制下的电压传输比上限值。在此基础上,提出一种基于线性加权原理的最小相位误差过调制策略。仿真与实验结果验证,所提策略可使传统矩阵变换器的基波电压传输比达到0.953,同时保证调制输出电压基波幅值相对参考电压幅值的误差小、输出电流谐波含量低。     

改善矩阵变换器低电压输出性能的研究

提出了一种改善矩阵变换器低电压输出性能的控制策略.与传统的双电压合成调制策略相比,在一个采样周期内,其参考输出线电压由一中间输入线电压和一最小输入线电压脉冲形成,大大减少了低电压输出时窄脉冲的数量,从而使因PWM脉宽小于开关换流所需时间引起的电压误差减少,输出电压、输入电流的谐波大为减少,改善了矩阵变换器低电压输出时的控制性能.通过仿真验证了该控制策略的正确性.     

矩阵变换器双电压控制策略抗干扰性能分析

与传统的交-直-交变换器不同,矩阵变换器没有中间的直流环节,输出侧直接通过双向开关与输入侧相连,因此输出电压对于输入侧电源的扰动非常敏感.分析了矩阵变换器双电压合成控制策略的原理,详细推导了在输入侧电源存在不平衡以及谐波情况下,输出侧仍然为理想正弦波.通过Matlab/Simulink仿真,证明了在输入侧电源存在三相不平衡以及谐波等扰动情况下,输出电流波形仍然为理想的正弦波且电流谐波畸变率没有发生大的变化.仿真和推导表明,矩阵变换器双电压合成策略对电网扰动具有抗干扰能力.     

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。     

电源谐波的测试分析与抑制

通过对输入电流畸变和开关电源电路中瞬间尖峰脉冲对日常设备产生危害进行仔细分析 ,找出电源谐波产生的原因 ,对照利用谐波测试仪测试谐波对不同电视产生影响的各种数据反映 ,提出解决谐波干扰的具体措施 ,它对于各种实际运行的电气化设备抗谐波干扰具有借鉴作用     

抑制大功率整流电路谐波的三次谐波电流注入法

为消除和减少大功率整流电路中高次谐波对电力系统的危害，必须对此类整流电路所产生的谐波加以抑制和削弱。文中介绍了三次谐波电流注入法的起源、发展及基本原理。该方法是抑制三组二极管桥式整流器中谐波的新方法。文中还分析了输入电流的特性，最后对该方法的发展进行了展望。     

特定消谐技术中展宽开关角对的研究

特定消谐式逆变器能够通过对方程组的计算对事先指定的谐波进行消除,因此在理论上能有效地消除谐波.开关器件的导通和关断都需要一定的时间,这使理想输出电压波形中的窄脉冲难于硬件实现.为了得到实际输出电压波形,根据开关器件通断时间的具体要求,提出了展宽开关角对的优化策略.展宽开关角对可分为向前展宽、向后展宽和对称展宽,其中对称展宽在降低谐波幅值和总谐波畸变率方面优于向前展宽和向后展宽.理论分析、数字仿真和试验结果表明,所提出的优化策略可以达到硬件实现容易和总谐波畸变率较小的目的,从而为特定消谐技术更好地应用于工程实际提供了有效的手段.     

Current waveform control of a high‐power‐factor rectifier circuit for harmonic suppression of voltage and current in a distribution system

This paper presents the input current waveform control of the rectifier circuit which realizes simultaneously the high input power factor and the harmonics suppression of the receiving‐end voltage and the source current under the distorted receiving‐end voltage. The proposed input current waveform includes the harmonic components which are in phase with the receiving‐end voltage harmonics. The control parameter in the proposed waveform is designed by examining the characteristics of both the harmonic suppression effect in the distribution system and the input power factor of the rectifier circuit. The effectiveness of the proposed current waveform has been confirmed experimentally. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 140(4): 62–71, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10046     

对称型Cockcroft-Walton倍压器纹波谐波特性的数值模拟

以3段对称型Cockcroft-Walton倍压器电路为例，用计算机模拟法分析了纹波的主要谐波成分与电路非对称性和负载电阻之间的关系。计算结果表明，纹波的奇次谐波随电路非对称量的增大而变大；整流二极管的导通非对称性导致奇次谐波成分增大；在相同非对称度条件下，输入电压非对称性引起较大的纹波谐波。     

基于SVPWM的三相混合开关电流型整流器的优化控制策略研究

本文对大功率整流器对电网造成的谐波污染进行了分析,主要介绍了一种新型的混合开关PWM电流型整流器[1]。该混合开关整流器在大功率领域具有显著的电流特性和成本优势,并能有效地抑制网侧的电流谐波。为进一步提高该混合开关电流型整流器的工作频率来减小交流侧和直流侧的滤波器成本和体积,本文提出了一种优化的空间矢量控制策略。最后通过电路仿真以及实验结果来验证该优化的电流型空间矢量控制策略能提高混合开关整流器的工作频率,来提高抑制谐波的能力。     

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.     

紧凑型荧光灯的输入电流谐波

通过实测数据说明紧凑型荧光灯的输入电流谐波的数据分布情况。计算三相四线供电时的中线电流，根据电网允许注入的谐波电流值确定选用紧凑型荧光灯的数量，保证安全用电。     

基于沃尔什变换的多电平谐波消除技术

多电平谐波消除需要求解非线性方程组,采用牛顿迭代法存在初值难以选择的问题。通过对时域信号进行沃尔什变换,再将沃尔什域转换到傅立叶域,就可以得到开关角与谐波幅值的线性方程组,该线性方程组具有很好的实用价值。仿真和实验结果证实了该方法的分析的正确性。     

谐波对电力设备的影响

在电力系统中,谐波源产生的谐波对电网本身的安全可靠运行造成严重威胁。介绍了谐波原理;给出了公用电网谐波电压（相电压）限值和注入公共连接点的谐波电流允许值;分析了公用电网中谐波电流和谐波电压对用电设备和电网本身的危害;阐述了抑制和治理谐波的几种方法。