双电压合成矩阵变换器闭环控制的研究

该文提出了一种基于双电压合成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偏差，计算电压的实际占空比与理想占空比的偏差，并将此偏差作为负反馈加到下一采样周期的占空比中，从而实现系统的闭环控制。文中详细阐述了闭环控制系统的基本原理及实现策略。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波形的畸变。仿真结果表明：采用闭环控制，对于抑制因输入电压畸变或器件性能不理想等因素而导致的矩阵变换器输出电压及输出电流波形的畸变，具有明显效果。     

矩阵变换器双电压合成策略的非线性补偿法

为减少矩阵变换器因换流的延时、开关管的导通压降对输入、输出性能的影响,基于双电压合成调制策略,对四步换流的死区效应、管压降形成的机理进行了定量分析,得出了一种非线性补偿方法。该方法根据双电压合成策略由输入电压瞬时值合成输出电压的特点,将管压降产生的电压误差考虑到理想参考输出电压中得到新的参考输出电压,补偿因换流的延时引起输出电压误差所需的调制时间,并在dSPACE硬件实时仿真平台进行了实验验证。结果表明,该非线性补偿方法不仅不需增加硬件及复杂的软件,简单易行,且减少了输出电流的谐波,改善了矩阵变换器的输出性能。     

双电压合成策略矩阵变换器开关模式的研究

矩阵变换器作为一种新型变频变压控制方案,其三相输出通过双向功率开关与任一输入相直接相连.通过一定的调制策略来控制这9个双向开关,从而得到期望频率和幅值的输出电压.调制策略的好坏直接影响矩阵变换器的输入输出特性,而开关模式的选取是调制策略的关键.在分析双电压合成策略的基础上,讨论了不同的开关模式对开关损耗、输入、输出特性以及双向开关换流可靠性的影响,并得出两边对称模式是一种优良的开关模式的结论.最后通过仿真和实验验证了结论的正确性.     

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%.     

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。     

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。     

换流可靠的双电压合成矩阵变换器的仿真

矩阵变换器是一种交-交变换器,由于没有中间直流环节,输入侧和输出侧相互影响较大。文中讨论了利用输入电压瞬时值进行调制的双电压合成原理,并结合其特点,提出了通过调整开关顺序来提高换流可靠性的优化方法,利用M atlab/S im u link建立了相应的仿真模型,仿真结果验证了所提出方法的正确性。     

双电压合成矩阵变换器共模电压的研究

该文在“原点开关”概念的基础上，对双电压合成控制策略下矩阵变换器共模电压的瞬时值进行了分析，总结了共模电压瞬时值产生的一般规律。提出了两种减小共模电压最大瞬时值的方法。通过改变零输出状态所对应的输入相电压的方法，分别使共模电压的最大瞬时值减小到原来的86．67％和57．73％，分析了两种方法对输出线电压局部平均值、输入相电流局部平均值及开关次数的影响。通过仿真验证了结论的正确性。     

五相双级矩阵变换器共模电压的抑制策略

分析了五相双级矩阵变换器共模电压的产生机理,提出了一种抑制五相双级矩阵变换器共模电压的调制方法。整流级采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,在每个输入电压区间内,选择2个最大且极性为正的线电压和零电压来合成输出直流电压;逆变级采用四矢量SVPWM方法,在每个输出电压扇区内,仅选择相邻的2个大矢量和2个中矢量以一定比例来合成参考输出电压矢量,且使得输出不含零电压矢量,并通过调整整流级的调制系数来改变调制比。所提方法在减小共模电压的同时,也减少了开关损耗。     

一种改进的矩阵变换器双电压合成控制策略

在低电压输出时,传统双电压合成控制策略将产生大量窄脉冲,从而引起换流失败及输出波形畸变.针对这种情况,在分析传统的矩阵变换器双电压合成控制策略的特点及窄脉冲引起的换流失败机理后,提出了一种改进的双电压合成控制策略.采用在一个采样周期内,期望输出线电压由一中间输入线电压和一最小输入线电压合成策略,在低电压输出时窄脉冲的数量大约减少80%.改进策略减少了因PWM脉宽小于开关换流所需时间而弓I起的电压误差,使输出电压和输入电流的谐波减少,进而改善了矩阵变换器低电压输出时的控制性能.通过仿真和实验验证了所提出的矩阵变换器改进双电压合成控制的正确性和有效性.     

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.     

双线电压合成矩阵变换器共模电压抑制

脉宽调制信号作用于矩阵变换器,输出电压中不可避免地会产生高频共模信号,对负载及周围电气设备产生较大危害。分析了双线电压合成策略下矩阵变换器在单位开关周期内共模电压的瞬时值。针对矩阵变换器特有的4步换流过程,定量分析换相延时对共模电压的影响。采用优化零输出状态的方法降低共模电压最大瞬时值,降幅可达到42.3%,有效减小矩阵变换器共模电压的负面效应,同时该方法受换流过程影响引起的共模电压变化量较小。通过样机实验,证明了优化零输出状态方法的可行性和有效性。     

多模矩阵变换器双电压合成策略抗电网扰动性能分析

分析了多模块矩阵变换器(MMMC)双电压合成控制策略的原理,并对其抗电网扰动性能进行分析研究。通过Matlab/Simulink进行仿真研究,得到的电压谐波畸变率与基波幅值几乎没有变化。试验表明,MMMC双电压合成控制策略具备自动修正能力,对电网具有抗扰动能力。     

矩阵变换器双电压合成控制策略抗电网扰动性能分析

矩阵变换器没有中间的直流环节,不同于传统的交-直-交变换器,因此输出侧波形对于输入侧电源的扰动非常敏感。文章分析了矩阵变换器双电压合成控制策略的原理,证明了在输入侧电源存在不平衡以及谐波的情况下,输出侧仍然为理想正弦波,并通过Matlab/Simulink仿真证明了该结论,而且此时电压谐波畸变率几乎没有发生变化。实验表明,矩阵变换器双电压合成控制策略具备自适应能力,对电网扰动具有抗干扰能力。     

提高混合式双级矩阵变换器电压传输比的控制策略研究

对混合式双级矩阵变换器的控制策略进行研究,提出了一种混合式TSMC的控制策略。该控制策略通过消除TSMC逆变级零矢量,提高了直流PWM电压的利用率,达到提高TSMC电压传输比的目的。同时利用直流侧H-桥变换器的调节功能,对逆变级输入电压进行调节,保证TSMC输出电压的对称正弦。仿真结果验证了控制策略的正确性。     

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。