双级矩阵变换器换流策略研究

针对双级矩阵变换器(TSMC)特殊的换流问题,研究了一种可使TSMC安全可靠工作的换流策略。分析了四步换流原理,给出了实现框图,并最终搭建了一台基于英飞凌单片机XE164+CPLD的实验样机,对换流策略进行了实验验证。实验结果表明,四步换流是一种切实可行的换流措施,不仅能实现TSMC安全可靠换流,且对TSMC输入输出性能无影响。     

矩阵变换器的一种安全换流策略

矩阵变换器由于换流困难始终无法在大功率环境中得到推广应用,该文在传统的电压型两步换流法的基础上,提出一种过渡区间采用四步换流的安全换流策略,在电压接近的换流两相之间插入3个安全续流状态来实现换流,避免了电流型换流法小电流检测困难的问题,解决了原来换流法换区间时容易短路的现象,完善了电压型换流策略。该策略不仅对输入输出波形影响较小,而且实现较为简单,系统开关损耗也不会增长很多。全压380 V输入和5 kW功率输出实验结果表明,该换流策略是可行的。提出的新型换流策略可在大功率交-交电力变换中得到进一步推广和应用。     

矩阵变换器的一种新型两步换流策略

针对传统电压型4步换流步数多、死区大、输出波形质量差以及检测电路复杂等缺点,提出一种新型两步换流策略。该策略根据IGBT导通关断时间的不同,将换流步数缩短到两步;结合空间矢量控制策略,根据输入功率因数调节开关序列顺序,避免在过渡扇区内换流。新型方案不仅保证了换流过程安全可靠,而且提高了输出波形质量,简化了换流逻辑和采样调理电路。在矩阵变换器样机上验证了该方案的可行性和正确性。     

矩阵变换器的电压型两步换流策略

分析了基本的电压型两步换流策略,在输入两相电压值接近(电压换区间)时刻,由于输入相电压的相对大小判断错误而导致输入相的短路现象以及原因。为此,提出了基于电压型两步换流策略的矩阵变换器控制方法,通过引入过渡区间,并在过渡区间内定义新的P、M、N状态和PM、MN、NP暂态以及调整过渡区间中每个调制周期的零矢量和双向功率开关状态换流次序,可以避免输入相电压在过渡区间因判断不准确而出现的短路现象,实现矩阵变换器安全、可靠的两步换流和稳定运行,且输出电压波形和输入电流波形不受影响。在5 kW矩阵变换器实验样机上进行了大量的实验,实验结果表明,所提出的控制方法可实现矩阵变换器电压型两步换流和安全运行,而不需要外加专门的精确检测输入相电压相对大小关系的测量装置,控制电路简单易行。     

矩阵变换器的电压型换流策略及其CPLD实现

针对矩阵变换器(Matrix Converter,简称MC)传统电流型换流策略的缺点,提出了一种电压型半自然两步换流策略,其控制思想是将输入相电压分成6个区间,每个区间内三相输入电压可分为高、中、低三档,然后根据电压高低进行相应的换流操作.硬件采用数字信号处理器(Digital Signal Processing,简称DSP)和复杂可编程逻辑器(Complex Programmable Logic Device,简称CPLD)复合控制,结构简洁、分工明确.实验结果证明该控制策略是正确可行.     

精简矩阵变换器新型两步换流策略研究

分析了精简矩阵变换器(RMC)的双极性电流空间矢量脉宽调制策略,为了防止因两相输入电压大小接近时引起的输入电源短路,提出了在换流过程中加入换流死区的方法,提高了RMC换流过程的安全性。同时利用功率开关器件的特性,提出了一种RMC的新型两步换流方法,使换流步骤得到了简化,缩短了换流时间,并且该换流法无需检测输出电流方向,使成本得到了降低。搭建了一台以DSP和CPLD为控制器的BMC实验样机,实验结果验证了换流策略的有效性。     

改进的矩阵变换器全数字化电压换流策略

简述矩阵变换器数字换流技术发展情况,说明功率集成场合对换流技术的要求。通过分析输入侧功率角变化对矩阵变换器全数字电压换流技术的影响,指出现有全数字化电压换流方案的缺陷,并提出新的改进原则,接着给出详细的数字化电压换流策略实现方法,分析新方法对变换器换流次数的影响。最后采用全数字化四步电压换流策略的实验电路进一步验证新方案的可行性。     

基于FPGA的矩阵变换器换流策略研究

由于矩阵变换器采用单向自关断器件组成双向开关,无自然换流通路,因此如何安全可靠地实现器件间的换流是矩阵变换器实用化的关键.详细介绍了电流型四步换流策略及其实现方法,设计并实现了基于FPGA的矩阵变换器双向开关间的安全换流策略,在开关状态时间小于换流时间时,采用不换流的方法,重点解决了此时出现换流失败的问题.采用双电压调...     

矩阵变换器实验分析及换流策略的改进研究

通过对矩阵变换器(Matrix Converter,简称MC)进行不同电压和频率的实验,验证了理论研究得出的主要结论:MC因没有续流路径而导致换流问题,以及采用双电压合成策略时,因换流步长固定而导致波形失真较严重的问题.分析了双电压合成策略;指出了传统四步换流方法存在的不足,以及电流大小对IGBT开关速度的影响;提出了一种变换流时间的改进四步换流法.通过实验验证了改进的MC换流策略的有效性和可靠性.     

双级矩阵变换器混合式换流

针对双级矩阵变换器(TSMC)整流级窄脉冲处四步换流失效和宽脉冲处零电流换流较难追踪覆盖的不足,提出一种混合式换流方案,将脉冲分为宽窄脉冲,宽脉冲下采用四步换流策略,窄脉冲处采用零电流协调换流,零电流换流协调会导致逆变级载波为动态不规则波形,较难实现,提供了一种依据整流级开关占空比调整逆变级信号波的简易实现方法,分析了原理,给出了示意图.搭建了一台样机对上述方案进行了实验验证,结果表明该方案的采用在确保系统具有优良网侧和传动性能的同时,实现了安全可靠换流,从而有效消除了由上述问题导致的过电流/过电压尖峰,提高了系统可靠性,为TSMC进一步工程应用奠定了基础.     

基于CPLD矩阵式变换器换流策略的试验研究

详细介绍矩阵式变换器在四步换流策略原理的基础上,提出了变步长四步换流策略,缩短了换流时间,改善了输出电压的质量;给出了基于CPLD变步长四步换流策略的实现方式.试验结果验证了变步长换流策略及其实现方式的可行性和可靠性.     

双电压合成矩阵变换器换流策略的改进

换流问题是矩阵变换器工业应用的主要障碍之一.基于双电压合成策略,分析了传统的四步换流策略由于换流时刻存在延迟,降低了换流可靠性,并且会导致输入和输出波形发生畸变.根据四步换流策略的原理,将四步换流缩短为两步换流,大大减少了换流时间.利用Matlab/Simulink软件建立了相应的仿真模型,并利用dSPACE硬件实时仿真平台进行了实验.仿真和实验结果表明,两步换流策略提高了换流可靠性,改善了输入输出波形质量,其输出电流THD值(总谐波畸变率)由4.68%降为2.67%.     

矩阵变换器电压型换流技术研究

矩阵式变换器(Matrix Converter,简称MC)作为一种新型AC/AC直接变换器逐渐成为国内外研究的热点.在较为详细地分析和阐述MC电压型两步换流技术的基础上,针对临界区域内电压检测不准确易导致换流失败的问题提出了改进措施,采用状态机的设计方法编写了基于VHDL语言的CPLD换流程序,并在实验装置上进行了验证.仿真和实验结果证明了理论的正确性.     

基于CPLD的矩阵变换器4步换流的实现

由于矩阵变换器的双向开关都是由分立器件组合而成,使得矩阵变换器控制实现相对复杂.为了对矩阵变换器实施安全换流,设计并实现了由CPLD器件来实现矩阵变换器双向开关间的安全换流策略.详细介绍了换流策略及实现方法,在带交流电动机负载下得到相应实验波形,结果验证了该设计的正确性.