双级矩阵变换器驱动异步电机直接转矩控制

在深入分析双级矩阵变换器整流级调制算法和逆变级直接转矩控制策略的基础上,提出了采用双级矩阵变换器驱动异步电机直接转矩控制的策略。换流方式采用零电流换流的思想,即整流级换流前后,在逆变级插入零开关状态,可以保证整流级的零电流换流。此控制策略结合了双级矩阵变换器和直接转矩控制的优点,功率因数可调且具有良好的动静态性能。仿真结果验证了该控制策略的可行性和有效性,表明该策略具有与直流调速系统相媲美的调速性能。     

双输出双级矩阵变换器的优化调制策略研究

介绍了双输出双级矩阵变换器(DO-TSMC)工作原理,分析了一种按照比例系数分配各逆变级作用时间的双空间矢量调制策略。在此基础上提出一种优化的整流级零电流换流方法,即通过将整流级的零电流矢量作用时间进行拆分和合理分配,提高了DO-TSMC整流级换流的可靠性。搭建一台以数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)为控制器的实验样机,实验结果验证了调制策略和换流方法的有效性和可行性。     

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。     

改进型脉冲密度调功换流控制方法

串联谐振逆变器脉冲密度调制(PDM)调功可在全功率范围内实现功率器件零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS),但是在逆变脉冲被封锁的工作周期,感性角度内逆变电流续流会产生输出电压尖峰。提出了一种改进型PDM调功换流控制方法,通过调整逆变脉冲的触发时序,避免了输出电压尖峰的产生,同时实现了不同桥臂功率器件的损耗一致。搭建了Matlab/Simulink仿真模型,并使用FPGA芯片作为主控制器,设计了一台50 kW串联谐振逆变电源样机,仿真和实验验证了上述控制方法的有效性。     

间接矩阵变换器-电机调速系统基于输入电压观测的ZCC-MPC方法

为降低间接矩阵变换器-异步电机调速系统采样电路成本,简化换流过程并提高转换效率,提出一种新型的基于输入电压观测的零电流换流-模型预测控制（zero current commutation model predictive control,ZCC-MPC）方法。利用输入LC滤波器模型设计的输入电压观测器代替传统三块输入电压采样调理电路,并且,在每个采样周期内采用逆变器级固定占空比的开关状态组合,保证了整流级换流过程直流母线电流为零,简单两步换流替代传统复杂四步换流。仿真和实验结果均可表明,基于输入电压观测的零电流换流-模型预测控制方法可实现系统输入输出电流波形良好正弦,电机动静态性能良好,网侧功率因数为1,同时降低了硬件成本,IMC换流过程更加可靠。     

间接矩阵变换器供电电励磁同步电动机DTC

直接型矩阵变换器具有无直流储能环节、输入与输出电流波形均为正弦波、能量双向流通、网侧功率因数可控等优点,但换流复杂.研究了一种间接矩阵变换器(IMC)供电电励磁同步电动机(ESM)直接转矩控制(DTC)系统,其整流级实现电网侧单位功率因数控制,逆变级实现转矩和磁链控制,采用逆变级插入零矢量方式实现前端整流级双向开关的换...     

基于双级矩阵变换器的直接转矩控制系统

研究了基于双级矩阵变换器的异步电机直接转矩控制策略。传统的直接转矩控制(Direct Torque Control,简称DTC)算法直接施加在双级矩阵变换器的逆变级,而在整流级使用空间矢量调制的方法。在此设计了一种特殊的换流策略,即在整流级换流前后,在逆变级插入零开关状态,保证了整流级的零电流换流特性。该方法结合了DTC和双级矩阵变换器的优点。设计并实现了实验样机系统,实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。     

一种新颖的双桥矩阵变换器控制策略

矩阵变换器是一种AC/AC变换器,它具有正弦输入电流、正弦输出电压、能量双向流动及体积小的优点,但存在着控制方法复杂,开关器件和保护元器件太多的问题.近年来提出的双桥矩阵变换器具有矩阵变换器的优点,同时其控制方法更简单,所用开关元件数目更少.论述了双桥矩阵变换器的原理,讨论了变换器的PWM控制策略以及基于线电压符号的换流方法,提出了整流级、逆变级单独控制,整流级开关频率为10kHz、逆变级开关频率为2kHz的新颖双桥矩阵变换器方案,给出了仿真和实验结果.     

基于IMC多机传动系统的控制策略研究

针对传统交直交变换器多机传动系统中间直流环节存在大电感或大电容而使其体积大,笨重等的问题,采用了一种新颖的基于间接矩阵变换器IMC的多机传动系统电路拓扑。其结构紧凑,体积小,重量轻;整流级采用两段式PWM调制策略,可获得单位功率因数的正弦输入电流,多个逆变级均采用空间矢量调制,实现各个逆变级的独立控制,获得不同频率和幅值的正弦电压。在这种调制策略的基础上,分析了零矢量重叠PWM分布方式对输入输出性能的影响,它可以实现整流级电路的零电流换流,减少了逆变级的开关次数,极大地降低了开关损耗,提高了变换器的效率。仿真结果表明:采用零矢量重叠的调制策略可以减少输出电压电流的谐波含量,能够有效改善传动系统的动态和稳态性能。     

基于实时数字仿真器的特高压直流换流单元投退特性分析

借助实时数字仿真器研究了特高压直流工程一极中单换流单元运行时在线投入另一个换流单元,或当一极中双换流单元运行时在线退出其中一个单换流单元的控制策略。研究结果表明：零功率解锁方式及小触发角解锁方式均可行,且零功率解锁方式下触发角约85,而小触发角解锁方式下触发角不得低于70;在线投入一组换流单元时,只要配合得当,整流侧先解锁、逆变侧后解锁和逆变侧先解锁、整流侧后解锁2种方式均可实现目标;从安全可靠、交直流系统扰动小等方面考虑,在线投入一组换流单元时可采用零功率解锁方式、整流侧先解锁,而在线退出一组换流单元时,逆变侧应先进行退出控制,以有利于整组换流单元的退出。     

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。     

龙政直流系统换相失败故障分析

从直流输电系统最基本的换相过程出发,对换相失败发生的原因、过程及软件中的逻辑原理进行了探讨。通过龙泉、政平换流站的两次换相失败的故障录波实例,详细分析了换相失败各参数的变化及其过程,揭示了换相失败发生故障的原因。     

矩阵变换器电压法三步换流的研究与设计

基于输出电流方向换流策略的不足,提出了采用基于输入相电压的电压法安全换流策略,并将四步换流减少为三步以提高波形质量.在此基础上设计了用4片复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,简称CPLD)实现电压法三步换流,最后通过DS1005硬件仿真平台实验,验证了该设计的可靠性.     

龙政直流系统换相失败分析

通过龙泉、政平换流站的两次换相失败的故障实例,分析换相失败各参数的变化及其过程,揭示换相失败发生的故障原因。     

Development of a novel commutation method that sharply reduces commutation failure of matrix converters

This paper proposes the safest novel commutation method for a matrix converter. There are two conventional commutation methods which depend on the polarity of the input line voltage (it is called “voltage commutation”) and depend on the polarity of the output current (it is called “current commutation”). However, problem of the voltage commutation is that commutation failure occurs around zero of the input line voltage. It is difficult to detect its polarity due to depending on offset and delay of the sensor. Similarly, the current commutation failure occurs around zero of the load current. A cause of these detection errors are a detection delay and an offset of a sensor. The proposed commutation method combines the input voltage commutation and the load current commutation. Therefore, the proposed commutation method can decrease the commutation failure without high accuracy sensor. In addition, a voltage error compensation based on the proposed commutation method is proposed in this paper. The proposed method can simply compensate for the commutation error of the output voltage and the input current at the same time. The effects of the proposed method are confirmed by experimental results with a 750 W induction motor and a R‐L load. Those results confirm that the proposed commutation can decrease commutation failure. Moreover, the total harmonics distortion of the input current and the output current are 2.6 point and 0.9 point lower than that of the condition without the compensation at 100% output power. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 168(4): 49–57, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20826     

影响多馈入高压直流换相失败的耦合导纳研究

建立了2条交、直流并联的多馈入高压直流输电系统模型,并对此模型的直流输电线的耦合导纳和换相失败关系进行详细的理论分析研究。基于电路基本理论知识,推导出多馈入交、直流并联的高压直流输电系统耦合导纳和换相电压关系表达式。从该文的理论分析可看出逆变侧换相失败的判断与耦合导纳关系十分复杂,它不仅与各直流输电子系统逆变侧相连的交流电源的等值导纳有关,而且还与各直流输电子系统整流侧相连的交流电源的等值导纳有关,更与各直流输电子系统相并联的交流传输线导纳密切相关。     

改变直流电机换补绕组接线方式以提高其换向性能

通过改变直流电机换向极绕组接线方式,改善了电枢绕组支路电流的不均衡状态及其与换向极磁势的匹配关系.从而改善了换向,减少了由电枢支路电流不均衡而产生的附加损耗,同时又简化了接线。     

一种缩短无刷直流电动机换相续流时间的有效方法

详细分析了无刷直流电动机换相续流过程以及由此带来的危害，阐述了过长的换相续流时间导致无位置传感器无法准确检测位置信号以及增大换相转矩脉动等问题，提出了一种缩短换相续流时间和减小转矩脉动的有效方法。通过仿真和实验证明了该方法可以有效缩短换相续流时间和减小转矩脉动，从而避免了无位置传感器因检测不到位置信号而导致的电机失步现象，进一步提高系统稳定性。     

换相电压简化计算模型及其在换相失败评估中的应用

基于准稳态公式理论计算的换相失败评估方法,无法精确评估换相失败边界附近的情况,而基于详细工程模型电磁暂态仿真的方式虽然精确,但效率低且工作量大.为了在兼顾精度的同时提升换相失败风险评估效率,基于等值网络的状态方程,文中提出了交流故障后直流系统换相电压的简化计算模型,并进一步应用计算结果进行换相失败风险评估.通过仿真软件PSCAD/EMTDC,从换相面积和换相失败评估结果两个方面,验证了计算模型的有效性.结果 表明,对于故障后首次换相过程而言,应用文中模型求得的换相面积与仿真所得换相面积相差甚小,且应用该模型能较为高效精确地评估直流发生换相失败的情况.     

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.