Buck-Boost矩阵变换器逆变级非线性特性研究

发布时间：2020-01-31 09:41

【摘要】：Buck-Boost矩阵变换器(Buck-Boost matrix converter,BBMC)是一种具有高电压传输比的新型电力变换器,它具有一系列优点,如输入功率因数可调、输出电压正弦等。然而该变换器的逆变级因属变结构强非线性系统,在一定的条件下会发生次谐波、分岔与混沌现象,从而导致变换器振荡加剧及不规则电磁噪声过大等问题,直接影响到变换器的运行质量和可靠性。为此,论文通过建立BBMC逆变级的状态微分方程,推导出其离散迭代非线性映射模型,在此基础上针对其逆变级的非线性特性进行了深入研究。主要内容包括:1、简要介绍了BBMC的基本特点,阐述了DC/DC变换器在非线性建模方面的研究现状及有关非线性分析的国内外研究现状,并介绍了本文的总体框架和内容。2、介绍了BBMC拓扑结构及其基本工作原理,分别阐述了该变换器整流级和逆变级相关控制策略的基本原理与具体设计方法。3、鉴于BBMC整流级输出的为PWM调制的直流电压,研究了BBMC逆变级在脉冲输入电压作用下的非线性特性,即通过建立该逆变级在脉冲输入电压作用下的离散迭代非线性映射模型,分析了该变换器的分岔与混沌现象及其相应的演化过程,同时与该变换器在直流输入电压作用下的分岔与混沌现象进行了对比分析。4、根据BBMC逆变级输出为叠加有正弦信号的直流电压的控制要求,针对BBMC的逆变级采用电压电流模式控制方法,阐述了该控制方法的基本原理,建立了BBMC逆变级在该控制方法下的离散迭代非线性映射模型,分析了相关控制参数对系统稳定性的影响,并确定了相关控制参数稳定域。5、采用TMS320F28335 DSP作为系统控制器、以IHW30N120R2 IGBT作为主电路功率开关,研制了Buck-Boost变换器实验装置,并对上述理论分析进行了实验验证。
【图文】：

第一章 绪论谐波含量相应增大。为此，研究者从改变主电路拓扑结构入手，提出的 Buck-Boost 矩阵变换器(Buck-Boost matrix converter, BBMC)的主电[14]，如图 1.1 所示。从图可见，BBMC 与传统的交-直-交型矩阵变换器，也包括整流级和逆变级两部分，，中间无储能元件，其整流级为一个 整流器，逆变级则由 3 个结构完全相同的 Buck-Boost DC/DC 变换器组的主要特点是可通过调节逆变级中功率开关占空比，实现输出电压的因而从根本上克服了传统矩阵变换器电压传输比低的的难题。

湖南科技大学硕士学位论文对 BBMC 逆变级展开非线性特性研究，其关键在于采取合适的非线建立其等效的数学模型。鉴于 BBMC 逆变级由三个结构完全oost DC/DC 变换器组成，其输入为 PWM 调制的直流电压（BBMC压），输出为叠加有正弦信号的直流电压，在保证 BBMC 逆变级处出情况下，目前还未提出相关的非线性建模方法，但研究者对 DC/性建模方法的研究已日臻完善。通常情况下，针对常规的 DC/DC 变法分类可由图 1.2 表示[18]。
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM46

【参考文献】

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4 王发强;张浩;马西奎;;Period-doubling bifurcation in two-stage power factor correction converters using the method of incremental harmonic balance and Floquet theory[J];Chinese Physics B;2012年02期

5 王学梅;张波;;单相SPWM逆变器的分岔及混沌现象分析[J];电工技术学报;2009年01期

6 王学梅;张波;丘东元;;不连续导电模式DC-DC变换器的倍周期分岔机理研究[J];物理学报;2008年05期

7 张小平;朱建林;唐华平;张炳根;罗伟斌;;基于离散滑模控制的新型Buck-Boost矩阵变换器[J];高技术通讯;2008年02期

8 张小平;朱建林;唐华平;张炳根;刘魏宏;;一种新型Buck-Boost矩阵变换器[J];信息与控制;2008年01期

9 王新生;王琪;徐殿国;;基于采样数据模型的DC-DC变换器中分岔现象分析[J];系统仿真学报;2007年19期

10 张小平;唐华平;朱建林;张建华;岳舟;;矩阵变换器的电压传输特性[J];机械工程学报;2007年06期

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5 王金龙;微电网中矩阵变换器的研究[D];南昌大学;2013年

6 王剑;矩阵变换器的研究及其在感应加热中的应用[D];浙江大学;2006年

7 赵益波;DC-DC功率变换器的离散映射模型分析及其混沌控制研究[D];广西师范大学;2005年

本文编号：2574995