矩阵整流器的研究

发布时间：2017-04-03 08:03

  本文关键词：矩阵整流器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电力电子技术不断发展,整流装置已经逐步成为电力电子装置中最为重要的一种,然而目前传统的整流器会产生大量的谐波,存在电力污染,还容易造成电网电压畸变,已经不再适用于安全、无污染的电能变换。而改进后的双向PWM整流器,无法使得工作在四象限运行,只可以达到两象限运行,而且大量的储能元件加大成本。所以,研究一种新型的整流器是十分必要的。矩阵整流器(Matrix Rectifier,MR)作为目前先进的整流器装置,能够抑制电力污染,实现单位功率因数,高次谐波能够通过小容量的元器件处理过滤,还能四象限运行,因此,研究矩阵整流器是十分有意义的。本文首先从矩阵变换器(Matrix Converter,MC)的拓扑结构出发,引出矩阵整流器的拓扑结构,分析了其双向开关的构成结构、约束条件和基本工作原理。其次分析选取了矩阵整流器的控制策略,通过计算推导得出开关函数调制算法对于矩阵整流器在数学理论上的可行性,详细分析比较了电流空间矢量调制算法比开关函数调制算法的优越性。再次,通过介绍比较三种换流方式,选取了四步换流法作为换流策略。最后利用MATLAB/SIMULINK对矩阵整流器的主回路、脉冲产生电路、脉冲分配等三个大方面建立仿真模型,从输入特性和输出特性仿真、输出电压、电流瞬时极性变化下的仿真、输入谐波仿真三个方面总结分析了矩阵整流器的仿真特性,进一步证明了系统模型建立的正确性以及选取控制策略和换流策略的正确性。还选用TMS320F2812型DSP和XC9572L型CPLD对矩阵整流器进行硬件设计,提供软件设计流程,为下一步实验打下了基础。
【关键词】：矩阵变换器 矩阵整流器 电流空间矢量调制 四步换流法 SIMULINK
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM461
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 研究背景和意义10-12
• 1.2 国内外研究情况12-16
• 1.3 本文内容安排16-18
• 1.4 本章小结18-19
• 2 矩阵整流器的基本理论19-26
• 2.1 矩阵整流器的拓扑结构19-24
• 2.1.1 矩阵整流器基本拓扑19-22
• 2.1.2 矩阵整流器双向开关构成22-24
• 2.2 矩阵整流器的工作原理24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 矩阵整流器控制策略的研究26-38
• 3.1 常用的控制策略26
• 3.2 开关函数调制算法26-31
• 3.2.1 矩阵变换器的开关函数调制算法26-29
• 3.2.2 矩阵整流器的开关函数调制算法29-31
• 3.3 电流空间矢量调制算法31-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 矩阵整流器换流策略的研究38-48
• 4.1 换流策略概述38
• 4.2 一步换流法38-40
• 4.3 两步换流法40-42
• 4.4 四步换流法42-45
• 4.5 在矩阵整流器中四步换流法的实现45-46
• 4.6 本章小结46-48
• 5 矩阵整流器系统建模及仿真研究48-62
• 5.1 仿真软件的介绍48-49
• 5.2 矩阵整流器仿真模型的建立49-57
• 5.2.1 矩阵整流器仿真模型系统框图49
• 5.2.2 矩阵整流器主回路模型建立49-52
• 5.2.3 矩阵整流器脉冲产生电路模型建立52-54
• 5.2.4 矩阵整流器脉冲分配电路模型建立54-55
• 5.2.5 矩阵整流器系统仿真模型55-57
• 5.3 矩阵整流器的仿真与分析57-61
• 5.3.1 输入特性和输出特性仿真57-60
• 5.3.2 输出电压、电流瞬时极性变化下的仿真60
• 5.3.3 输入谐波仿真60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 6 矩阵整流器的硬件设计与软件设计62-72
• 6.1 矩阵整流器的硬件设计62-69
• 6.1.1 滤波电路与开关矩阵电路设计62-63
• 6.1.2 检测电路设计63-65
• 6.1.3 控制电路设计65-68
• 6.1.4 保护电路设计68
• 6.1.5 驱动电路设计68-69
• 6.2 矩阵整流器的软件设计69-71
• 6.2.1 主程序设计69-70
• 6.2.2 定时器中断程序设计70-71
• 6.2.3 CPLD程序流程设计71
• 6.3 本章小结71-72
• 7 总结与展望72-74
• 7.1 总结72-73
• 7.2 展望73-74
• 参考文献74-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果79-80
• 致谢80-81

【参考文献】

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本文编号：283960