矩阵变换器SPWM调制策略研究

矩阵变换器的工作原理、等效交一直一交变换、SPWM（Sine Pulse Width Modulation）控制策略进行了理论分析及仿真研究．SPWM控制策略的最大特点是控制方案简单、控制开关函数不需要复杂的数学推导和计算,变换器输出线电压满足正弦规律,且输出频率可调．并对其进行了计算机仿真,从理论上验证了该控制策略的可行性．     

基于空间矢量调制的矩阵变换器谐波抑制研究

矩阵变换器工作时存在大量谐波,波形畸变率较高。为了有效降低谐波畸变率,对矩阵变换器简化空间矢量调制策略的等效模型进行分析,基于空间矢量合成原理,在虚拟整流侧转换过程中采用省却零矢量调制,在逆变侧的转换过程中引入简化的过调制技术,推导出输出线电压的数学表达式,验证新的扇区划分方法对电网扰动具有抵抗能力,新调制策略输出波形质量提高,谐波畸变率降低。通过仿真,对简化的空间矢量调制策略进行验证,并搭建样机平台,试验验证了该策略的可行性。     

不对称输入电压下矩阵变换器调制策略的研究

对矩阵变换器的工作原理和调制策略进行了分析,对不对称输入电压下矩阵变换器的输出特性及其产生原因进行了说明,在此基础上提出了保持矩阵变换器输出三相对称正弦电压的条件,介绍了满足这一条件的两种简单可行的方法,仿真结果说明了该方法的有效性.     

基于矩阵变换器的异步电机预测控制方法研究

为了既能实现电源输入功率因数为1,又能实现异步电机定子电流的转矩分量和励磁分量的解耦控制,研究将矩阵变换器的预测控制与异步电机转子磁场定向矢量控制相结合的组合控制策略。结合转子磁场定向技术,采用转速和磁链的双闭环结构,并对异步电机定子电流和无功功率进行多目标预测控制。仿真结果表明,该方法既保留了传统异步电机转子磁场定向矢量控制的优点,又发挥了预测控制的长处。实现了输入功率因数为1,改善了电源质量;实现了异步电机定子电流转矩分量和励磁分量的解耦控制,改善了调速系统动态性能。     

矩阵变换器双向开关方式的研究

矩阵变换器作为一种新型变频变压控制系统,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,而开关方式的选取是调制策略的关键．在分析空间矢量调制策略的基础上,讨论了不同的开关方式对开关损耗、输入、输出特性以及双向开关换流可靠性的影响,并得出两边对称方式是一种优良的开关方式的结论．最后通过仿真验证了结论的正确性．     

基于分段仿射模型的DC/DC变换器预测控制研究

基于混杂系统理论,分析了DC/DC功率变换器在连续工作模式下的动态特性,采用 步离散法得到一个占空比控制变量与连续变量直接相互作用的数学模型,即分段仿射(PWA)模型。结合预测控制方法,在建立的数学模型基础之上,设定系统的二次型性能指标,并引入预测误差对系统的输出进行反馈校正,通过性能指标的优化计算得到占空比控制信号,由此出设计预测控制器。以Buck功率变换器为研究对象,设计了一个开关频率为400 KHz的实验样机,仿真结果和实验结果验证了该方法的有效性。     

基于定子磁链的双馈风力发电系统矩阵变换器调制策略

将矩阵变换器的输入和输出变量映射到双馈风力发电系统定子磁链定向的dq坐标系,提出双馈风力发电系统定子磁链定向的调制策略,得到零序分量传递方式的结论;明确调节过程的物理意义,简化各开关占空比的计算过程,在保证输入功率因数可调的情况下,实现双馈风力发电系统有功、无功解耦控制,抑制输出电压、电流的谐波分量.并在一台矩阵变换器励磁的4极双馈风力发电系统应用上述调制策略.结果表明：该调制算法具有良好的动态性能,能有效改善风力发电系统输出电能质量,减少对电网的谐波污染,具有工程实用价值.     

矩阵变换器空间矢量调制策略的简化算法

矩阵变换器(Matrix Converter,MC)是一种具有理想性能的变换器,但其控制算法的复杂性限制了其在实际中的应用.MC的空间矢量调制策略中需要进行正弦函数、正切函数和复数运算,计算量大,增加了数字处理器的负担.本文通过对传统算法的分析研究,将占空比用三相输入电压值和三相参考输出电压值来计算,避免了复杂的正弦函数、反正切函数和复数计算.并给出了一种扇区划分方法,使得占空比表达式在各扇区内具有统一的形式,便于实际编程实现.仿真结果验证了简化算法的正确性.     

基于复合控制器的双级矩阵变换器闭环控制

由于存在着稳定性和快速性之间的矛盾，PI控制器对于谐波的抑制能力有限，难以保证双级矩阵变换器（TSMC）在谐波扰动下的输出性能，为此，提出一种基于复合控制器的TSMC闭环控制策略，将重复控制技术与PI控制相结合构成复合控制器，利用重复控制器对PI控制器输出的控制量进行修正，弥补PI控制器对交流谐波控制的不足。为了降低复合控制策略的复杂度，在分析TSMC空间矢量调制策略的基础上，提出由控制量直接获取开关占空比的简化算法。仿真结果表明，在输入电压不平衡畸变且输出负载不平衡情况下，采用复合控制器可以使TSMC输出电压总谐波畸变率小于1％，在负载突增时系统调节时间小于1个基波周期，说明复合控制系统具有良好的动态和静态性能。     

DC-DC变换器显式模型预测控制

采用v分解方法建立了DC-DC变换器的离散时间混杂模型,并将其转换为分段仿射(PWA)形式,把DC-DC变换器的控制问题转化为分段仿射系统的约束优化控制问题。针对带状态和输入约束的离散时间分段仿射系统动态变化快的特点,应用显式模型预测控制方法,并基于多参数二次规划算法得到了关于状态变量的分段线性显式最优控制律,从而进一步得到DC-DC变换器显式模型预测控制系统。数值仿真计算表明:DC-DC变换器的显式模型预测控制是有效的,系统控制的动态性能是优越的。     

一种新型的矩阵变换器间接调制策略

基于传统的矩阵变换器间接空间矢量调制思想,提出了一种利用输入电压瞬时值合成虚拟整流输出电压的策略,使矩阵变换器在非正常输入时期望的虚拟整流输出电压平均值仍能维持不变．着重对虚拟整流环节进行了分析,给出了具体的调制算法,并通过综合虚拟整流及虚拟逆变环节,得到了矩阵变换器占空比的计算公式．仿真及实验结果表明：所提出的调制策略,不但使矩阵变换器在理想输入时具有良好的输入、输出性能,且非正常输入时输出电流波形质量也较好,其THD值为2．4％;而相同条件下传统的间接空间矢量调制策略,其THD值为12．89％．新的调制策略能有效地抑制非正常输入引起的输出电压谐波．     

矩阵变换器与双PWM变换器的比较研究

分析了矩阵变换器的虚拟交一直一交调制策略，并与电犀型双PWM变换器进行了比较，对二者的主要性能指标进行了综合评价，指出矩阵变换器的虚拟交一直一交调制实质就是电压型双PWM变换器控制目标的一体化实现，仿真结果验证了结论的正确性。     

矩阵开关变换器的控制技术研究

基于PWM变换技术,探讨矩阵变换器的控制原理,提出一种新型开关器件的换流控制方案,来抑制器件在开关转换过程中的浪涌电压,仿真结果验证了该原理的可行性．     

基于FPGA的间接矩阵变换器的设计与实现

针对间接矩阵变换器的控制要求,提出了一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的间接矩阵变换器的实现方法,开发了一套间接矩阵变换器装置,并以实验数据证明了该装置的有效性.     

基于矩阵变换器的永磁同步电机矢量控制模型及仿真分析

根据交流电机矢量控制技术特点，将交-交矩阵变换器与永磁同步电机转子磁场定向控制技术相结合，采用电流滞环控制技术实现了基于矩阵式变换器的永磁同步电机的矢量控制．给出了根据矩阵变换器输入电压状态及永磁同步电机定子电流控制的开关状态模式．最后，利用MATLAB软件对系统模型进行了仿真验证，仿真结果表明，利用交-交矩阵变换器实现永磁同步电机矢量控制是有效可行的．同时也说明了采用电流跟踪控制技术实现交-交矩阵变换器的PWM调制，概念清楚、控制简单，不需要复杂的数学计算，有利于硬件电路设计和工程实现．     

基于极限轨迹法的双级矩阵变换器过调制策略研究

针对过调控制策略在提高双级矩阵变换器（TWOStageMatrixConverter,TSMC）电压传输比的同时带来控制算法复杂和波形质量下降的问题,作者提出了一种基于极限轨迹法的双级矩阵变换器过调制策略,该策略在整个调制范围均为线性调制,算法简单,利于数字化实现．论文分析了将基于极限轨迹法的过调制策略应用于双级矩阵变换器逆变级的基本原理,给出了理论推导．仿真结果表明：采用极限轨迹法的过调制策略不仅将双级矩阵变换器电压的传输比提高到了0．955、而且实现了整个过调制区域的线性调制,并改善了波形质量．     

无差拍控制的PWM变换器电压矢量序列优化

为了降低PWM变换器有功功率和无功功率的稳态误差,减小其交流侧输出正弦电流的谐波含量,建立了PWM变换器的无差拍预测直接功率控制系统的功率变化模型,分析了传统直接功率控制中以电网电压角度位置为基准划分扇区时,选取的电压矢量序列存在辅矢量作用时间不合理的现象,给出了基于变换器交流侧电压角度位置划分扇区的电压矢量序列方法,由于扇区的分法与传统方法错开了一定的角度,避免了偶数扇区中出现所选的三个电压矢量对有功功率变化率或无功功率变化率的影响趋势相同的情况,避免了辅矢量作用时间不合理的现象。快速调节功率的同时,减小功率稳态误差,降低电流谐波含量,使开关频率固定,且无需坐标变换和空间电压矢量调制。     

开关电容矩阵DC/DC变换器

提出了一种利用开关电容矩阵来实现DC/DC变换的新方法,其过程是将组合开关电容单元排列为一个M×N的矩阵SC(M,N),用一组时序信号控制组合开关,使其工作于充、放电两种状态:充电期输入电压沿矩阵的行充电;放电期矩阵转置,电容上的储能沿矩阵的列向负载放电,实现了电压的变换。设计了一个SC(2,3)的矩阵变换器电路,并进行了理论分析和仿真。     

带不同负载时矩阵变换器的输入输出特性

利用间接变换法，把矩阵变换器的调制策略虚拟为交-直变换和直-交变换2个过程，分析了直-交变换器和交-直变换器的空间矢量调制，并将这2个过程进行综合，得到一种直接的交-交变换器；针对三相对称输入电压，矩阵变换器带3种不同的三相对称负载时，利用MATLAB软件进行仿真，分析了基于空间矢量调制的矩阵变换器的输入线电流、输出线电压、输出线电流波形特性，揭示了负载特性对矩阵变换器输入、输出性能的影响，