永磁同步电机-矩阵变换器新型电流调制策略研究

为保证矩阵变换器具有良好的输入与输出性能,提出输入电流空间矢量调制与正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)电流控制相结合的控制策略,构建交交驱动的永磁同步电机矢量控制系统。把矩阵变换器等效为虚拟的交直交结构,详细分析了输出电流的合成过程,并推导出一个开关周期内矩阵变换器虚拟直流环节的电压与电流表达式,为实现矩阵变换器的虚拟逆变器及虚拟整流器的对应控制策略提供了理论依据。原理样机试验结果表明,采用空间矢量SPWM电流控制的矩阵变换器-永磁同步电机系统不仅达到了良好的矢量控制,而且也提高了输入侧的性能。     

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-直-交调制策略,并与电压型双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,得出矩阵变换器的虚拟交-直-交调制的实质就是电压型双PWM交-直-交变换器的综合协调控制目标一体化实现的结论。矩阵变换器的发展方向为实现模块化、集成化,与电机实现集成,形成机电一体化、集成化的新型电机控制系统体系结构。     

变速恒频无刷双馈风电机组的励磁电源研究

基于同步坐标下的无刷双馈电机的数学模型,研究变速恒频无刷双馈风电机组的矩阵变换器式交流励磁电源,提出了矩阵变换器的SPWM调制策略,并验证了矩阵变换器可以满足无刷双馈风电机组的运行条件.将矩阵变换器与电压型双PWM控制交-直-交变频器从响应速度和谐波含量方面,进行了详细的分析比较.在相同情况下,采用矩阵变换器励磁时,响应速度优于电压型双PWM交-直-交变换器.对矩阵变换器交流励磁变速恒频无刷双馈风电机组进行仿真分析,发电机组输出电流的谐波含量少.     

变速恒频无刷双馈风电机组的励磁电源研究

基于同步坐标下的无刷双馈电机的数学模型,研究变速恒频无刷双馈风电机组的矩阵变换器式交流励磁电源,提出了矩阵变换器的SPWM调制策略,并验证了矩阵变换器可以满足无刷双馈风电机组的运行条件。将矩阵变换器与电压型双PWM控制交-直-交变频器从响应速度和谐波含量方面,进行了详细的分析比较。在相同情况下,采用矩阵变换器励磁时,响应速度优于电压型双PWM交-直-交变换器。对矩阵变换器交流励磁变速恒频无刷双馈风电机组进行仿真分析,发电机组输出电流的谐波含量少。     

基于DSP的矩阵变换器控制系统设计

为提高矩阵变换器的可靠性和实用性,根据空间矢量调制的等效交-直-交原理,采用DSP芯片TMS320LF2407A设计了矩阵变换器的实验控制系统.     

基于双级矩阵变频器的柔性分频输电系统中的变频换流技术

采用双级矩阵变频器作为倍频设备,改进柔性分频输电系统的变频换流站,将水轮发电机发出分频电力,经升压变压器和输电线路,送入双级矩阵变换器进行交-直-交变换,转变为工频电力,并入电网,或者给交流负载供电。通过分析交-直-交双级矩阵变频器的主电路拓扑结构、双空间矢量调制策略和零电流换流方法等变频换流技术,提出柔性分频输电系统新型变频换流站实现方案,充分利用双级矩阵变换器结构紧凑、能量双向传递、输出频率可控、输入功率因数可调的优点。在Matlab/Simulink环境下的模型仿真结果表明,该方案能明显提高输电系统的传输效率,充分抑制谐波分量以及有效降低系统无功功率,并通过修正逆变级调制系数,可保证在分频电力输入不对称时网侧输出平衡。     

基于矩阵式变换器的异步电机电流滞环跟踪矢量控制

采用混合控制策略将矩阵式变换器用于驱动和控制异步电机。将矩阵式变换器等效为虚拟交-直-交变换,对其虚拟整流侧采用空间矢量调制方法,对其虚拟逆变侧则采用电流滞环跟踪矢量调制,最后通过开关译码得到矩阵变换器的9个开关管的控制信号。仿真结果验证了控制方法的可行性和有效性:调速系统具有较好的动态特性,电网输入端功率因数为1。     

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.     

双三电平永磁直驱风力发电系统控制策略研究

为满足变流器容量需求并获取较低的电流谐波指标,降低开关损耗,达到良好的并网要求,直驱式风力发电系统采用永磁同步发电机(PMSG)和双三电平变流器相结合的拓扑结构.基于PMSG d,q坐标系下的数学模型,机侧变换器运用简化的空间矢量脉宽调制技术并结合PMSG的最大转矩电流比控制策略,充分利用凸极效应,提高系统运行效率,网...     

矩阵变换器技术研究现状与展望

矩阵变换器与传统的交-交变频器及交-直-交变频器相比,具有几个显著优点:结构简单紧凑、能量双向流通、正弦输入输出电流、输入功率因素为1、输出频率可上下调控等一系列优点.在过去的二十多年间,矩阵变换器技术的研究与开发有了很大的进展.以矩阵变换器关键技术的发展为基础,对国内外矩阵变换器技术研究现状进行了概述,并对矩阵变换器技术未来的发展做了展望.     

电流控制型矩阵变换器抑制共模电压控制策略

目前对于传统的交-直-交变频器，已经提出了很多抑制共模电压的方法，而对于矩阵变换器这种新型的变频器，抑制共模电压的研究则进行的较少。在滞环电流和空间矢量复合控制的基础上，针对电流控制型矩阵变换器自身的特点，提出了一种抑制共模电压控制策略。通过细分输入6区间，合理选择零矢量和适当调整开关顺序，使电流控制型矩阵变换器共模电压的峰值下降了33.3%，有效值降低了50%以上，高频频谱也得到了抑制。仿真和实验结果证明了该控制方法的可行性和正确性。     

矩阵变换器空间矢量脉宽调制控制算法及仿真研究

本文选择最有代表性的三相输入、三相输出交一交矩阵变换器为研究对象,在分析三相-三相矩阵变换器数学模型的基础上,给出了基于常用空间矢量脉宽调制策略的矩阵变换器调制模型和调制策略,并用Matlab Simulink建立了空间矢量调制的矩阵变换器仿真模型,给出了仿真实验结果。实验结果证实了所提出的空间矢量脉宽调制控制算法的正确性和可实现性。     

电网扰动时矩阵变换器的电流闭环控制及稳定性分析

矩阵变换器作为一种交-交直接变换电路拓扑,由于没有中间储能环节,当电网电压不平衡或非正弦时将直接影响其输出特性.以提高矩阵变换器的输出电流品质为控制目标,基于空间矢量调制技术,同时结合PI调制对输出电流进行闭环控制.通过控制输出电流空间矢量幅值维持恒定,在电网存在扰动时都能使得输出电流波形正弦且平衡.基于开环传递函数.运用对数频率稳定判据对系统进行了稳定性分析.在此基础上采用Matlab软件对该控制策略在3种不同工作条件下进行了仿真分析,结果表明输出电流幅值和频率都能很好地跟随给定,动态响应快,且不受电网低次谐波和负序分量的影响,同时器件的开关频率恒定,验证了控制策略的可行性和有效性.     

三电平PWM整流器用于直驱风力发电系统

直驱型风力发电系统的风力发电机需要通过大功率交直交变流器即全功率变流器将风力发电机直接并网,而开关器件水平无法满足全功率变流器的要求,因此研究了二极管箝位三电平PWM整流器在直驱型风力发电系统中的应用。针对这一拓扑和直驱型风力发电系统的特点,采用基于PWM整流器模型的跟踪指令电压矢量的空间矢量脉宽调制(SVPWM)电流控制策略,使用龙格库塔解析法和Matlab仿真了负载从半载到满载变化时,三电平整流器直流电压的动态响应波形,交流侧电压、电流的变化趋势以及d-q坐标系下有功、无功电流分量跟随参考量变化的波形等。结果表明,该PWM整流器可有效抑制注入电网的谐波,减小交流侧的电流波形畸变;在负载突变时保持直流电压恒定,输出有功、无功可调且动态跟随性能较好。三电平PWM整流器作为全功率变流器的整流部分适合于直驱型风力发电系统的应用。     

兆瓦级永磁直驱风力发电模拟实验系统设计

构建完备的永磁直驱风力发电模拟实验系统,并以此进行变流器与控制算法的实验研究,是开展风力发电变流器系统关键技术研究的必要与有效手段。为有效缩短实验系统开发周期,搭建了基于RT-Lab实时仿真系统的兆瓦级永磁直驱风力发电模拟实验系统,其主要包括脉宽调制整流器控制和六相永磁同步电机矢量控制两大部分。特别地,为实现六相永磁同步电机的完全解耦,提出了一种基于矢量空间解耦变换的同步旋转坐标变换矩阵,将基波电流分量与谐波电流分量实现解耦,同时转化为不同子空间的直流量。实验结果证明了该模拟实验系统的可行性和有效性。     

交-交矩阵变换器驱动下的PMSM矢量控制

给出永磁同步电动机的数学模型,并设计基于电流跟踪控制的交-交矩阵变换器.在上述研究的基础上,搭建了交交矩阵变换器驱动下的PMSM矢量控制系统Simulink仿真模型,验证了基于电流跟踪的交-交矩阵变换器驱动下实现PMSM矢量控制的可行性.     

基于精简矩阵变换器的海上风电高压直流输电控制策略

海上风力发电与高压直流输电(HVDC)结合是未来风力发电及其电能传输的发展方向。受空间、运输、维护成本的限制,海上风电HVDC对功率变换器的体积、效率、可靠性提出了更高要求。精简矩阵变换器(RMC)具有体积小、重量轻、转换级数少、可靠性高等特点,在海上风电HVDC中有着巨大的应用价值。在对电流型RMC空间矢量调制策略进行深入分析的基础上,针对直驱式永磁同步风力发电机组特点,提出了基于RMC和电压源换流器(VSC)的海上风电HVDC综合控制策略,实现了风电机组最大风能跟踪控制及并网侧有功/无功功率的解耦控制。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于间接矢量调制矩阵变换器建模仿真研究

矩阵变换器具有网侧功率因数和输出电压频率灵活可调、输入电流谐波低,能量双向流动,无中间直流环节等优势。文章首先分析了矩阵变换器拓扑结构、给出了矩阵变换器的交-直-交等效电路。详细的介绍了间接矢量调制技术实现过程,给出了实现过程的主要步骤,并且分析了不同步骤下关键参数的计算和选取原则。为了避免传统间接矢量调制存在两次切换以及对电流和电压波形质量造成不利影响等问题,对调制矢量占空比进行了优化配置。最后通过仿真软件对其进行仿真研究,并着重对矩阵变换器谐波进行仿真分析,结果验证了所研究的改进型间接矢量调制技术的有效性和可行性。     

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.     

基于MATLAB的矩阵变换器空间相量调制研究

矩阵式变换器是一种具有优良输入输出特性的新型交-交直接电源变换器.对矩阵变换器进行了建模和运行分析,推导出矩阵式变换器和等效交-直-交结构的开关函数关系,从而由等效交-直-交结构的双空间矢量控制规律得到交-交直接变换的空间相量控制策略.并进行了MATLAB仿真,仿真结果证明矩阵变换器空间相量调制策略的正确性、优越性.同时可将在仿真中优化出的功率器件开关规律直接应用于矩阵变换器的实际控制.