新型矩阵变换器的控制及应用研究
发布时间：2022-01-12 22:40
矩阵变换器是一种新型直接式交-交变频装置,它克服了传统背靠背变换器的不足,具有较多优点。然而,传统矩阵变换器存在电压传输比低和控制方法复杂等问题,这限制了它的工业应用。因此,新型矩阵变换器在不同应用方面的控制策略研究成为近年的热点。多电平矩阵变换器具有较低的输出总谐波畸变率,能够降低共模电压,提高功率密度;准Z源双级矩阵变换器可以提升电压利用率,降低换流难度等。针对上述两种新型矩阵变换器,本文主要针对不同的应用情况对它们的控制策略进行了相关研究。首先,根据三电平直接矩阵变换器的拓扑结构,阐述其工作原理,详细介绍了三电平直接矩阵变换器的空间矢量调制方法,并建立了仿真模型,验证了调制方法的正确性。其次,对三电平直接矩阵变换器输入侧进行了建模,并结合了电网不平衡情况下输入功率和输出电压补偿方法,提出了一种基于滑模变结构控制的带电压补偿的输入电流控制系统。建立了仿真模型,并与传统PID等控制方法对比,以验证所提方法的优越性。然后,介绍了准Z源双级矩阵变换器的电路拓扑,升压工作原理以及插入直通的间接空间矢量调制方法。通过仿真验证了引入准Z源网络结构的矩阵变换器比传统矩阵变换器的电压利用率更高。最...
【文章来源】：上海电力大学上海市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 矩阵变换器的发展状况
1.2.1 电路拓扑
1.2.2 调制策略
1.3 新型矩阵变换器控制方法及应用研究现状
1.3.1 控制方法现状
1.3.2 应用研究现状
1.4 本文研究的主要内容
2 三电平直接矩阵变换器的调制
2.1 三电平直接矩阵变换器的基本原理
2.2 三电平直接矩阵变换器的间接空间矢量调制
2.2.1 间接空间矢量调制模型
2.2.2 “虚拟整流器”脉宽调制策略
2.2.3 “虚拟逆变器”脉宽调制策略
2.3 两级组合调制
2.4 三电平直接矩阵变换器的调制仿真研究
2.5 本章小结
3 三电平直接矩阵变换器的输入控制
3.1 输入控制概述
3.2 传统输入控制方法研究
3.2.1 离线补偿法
3.2.2 TLDMC输入侧的数学模型
3.2.3 PID控制
3.3 电网不平衡条件下输出电压补偿
3.3.1 电网不平衡条件下TLDMC的瞬时输入功率
3.3.2 不平衡电网条件下输出电压补偿
3.4 电网不平衡条件下带输出电压补偿的TLDMC滑模控制
3.5 仿真建模与分析
3.5.1 离线补偿法仿真
3.5.2 输出电压补偿仿真
3.5.3 滑模控制与PID仿真比较
3.6 本章小结
4 准Z源双级矩阵变换器
4.1 准Z源双级矩阵变换器的工作原理
4.1.1 拓扑结构
4.1.2 准Z源电路升压原理
4.2 准Z源双级矩阵变换器的调制
4.2.1 整流级插入直通调制
4.2.2 逆变级调制
4.2.3 PWM脉宽分布
4.3 准Z源双级矩阵变换器的仿真研究
4.4 本章小结
5 准Z源双级矩阵变换器-永磁同步电机控制
5.1 准Z源双级矩阵变换器—永磁同步电机PID控制
5.1.1 永磁同步电机的数学模型
5.1.2 QZS-TSMC-PMSM系统的PID控制
5.2 准Z源双级矩阵变换器—永磁同步电机无源控制
5.2.1 永磁同步电机PCHD模型
5.2.2 基于PCHD模型的IDA-PBC原理
5.2.3 PMSM无源控制系统的稳定性分析
5.2.4 QZS-TSMC-PMSM系统的无源控制
5.3 准Z源双级矩阵变换器—永磁同步电机控制系统仿真研究
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
研究生期间发表论文及科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]三电平直接矩阵变换器的SVPWAM策略[J]. 程启明,陈路,程尹曼,李涛,孙伟莎. 电力自动化设备. 2019(06)
[2]基于准Z源矩阵变换器的永磁同步电机无源控制驱动系统[J]. 程启明,魏霖,程尹曼,沈磊,王玉娇. 中国电机工程学报. 2019(22)
[3]基于受控耗散Hamiltonian系统模型的光伏准Z源T型三电平并网逆变器控制策略[J]. 程启明,李涛,程尹曼,陈路,孙伟莎. 电工技术学报. 2019(08)
[4]矩阵变换器双电压调制策略的简化控制[J]. 马星河,陈海军,赵军营,许丹. 电力系统及其自动化学报. 2018(06)
[5]区域分布式电源集群监控系统[J]. 刘海波,李鹏,顾伟,张雪松,窦晓波,付明. 电力系统自动化. 2018(08)
[6]抑制输入电流低频谐波的3-1MC闭环控制策略[J]. 许宇翔,葛红娟,张应龙,国海. 哈尔滨工程大学学报. 2018(03)
[7]不平衡输入三相-单相矩阵变换器电流解耦控制策略[J]. 许宇翔,葛红娟,国海,张应龙. 工程科学学报. 2017(06)
[8]基于新型趋近律和混合速度控制器的IPMSM调速系统滑模变结构控制[J]. 樊英,周晓飞,张向阳,张丽,程明. 电工技术学报. 2017(05)
[9]与变压器容量相近时自起动永磁电动机起动性能研究[J]. 张炳义,何功飞,冯桂宏. 电机与控制学报. 2017(01)
[10]基于模块化多电平矩阵变换器的电力电子变压器控制策略[J]. 王婷,王广柱,张勋. 电工技术学报. 2016(18)
博士论文
[1]基于Quasi-Z源间接矩阵变换器的交流电机变频调速系统研究[D]. 郭明珠.北京交通大学 2019
[2]矩阵变换器的调制方法及稳定性分析[D]. 官权学.华南理工大学 2016
[3]Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器研究[D]. 刘硕.北京交通大学 2014
[4]矩阵变换器调制策略优化及应用分析[D]. 唐酿.华北电力大学 2013
硕士论文
[1]基于无源性的永磁同步电机控制系统研究[D]. 何洁.兰州交通大学 2018
[2]矩阵变换器驱动异步电机的转子磁场定向矢量控制系统改进研究[D]. 王众冠.湘潭大学 2018
[3]三电平矩阵变换器调制策略的研究[D]. 朱丽慧.东北电力大学 2017
[4]基于永磁同步电机数学模型的矢量控制理论、仿真、实验及应用研究[D]. 刘晓黎.合肥工业大学 2017
[5]永磁同步电动机全转速范围基于模型参考自适应的无传感器控制[D]. 钟臻峰.浙江大学 2017
[6]基于Quasi-Z源间接矩阵变换器的永磁同步电机驱动系统[D]. 张冬冬.北京交通大学 2017
[7]基于准Z源双输出双级矩阵变换器的研究[D]. 邓述为.湘潭大学 2016
[8]基于SiC开关器件的Quasi-Z源间接矩阵变换器[D]. 李茂兴.北京交通大学 2016
[9]三相—单相矩阵变换器的输入电流相角补偿控制[D]. 闫凯.南京航空航天大学 2013
本文编号：3585577
【文章来源】：上海电力大学上海市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 矩阵变换器的发展状况
1.2.1 电路拓扑
1.2.2 调制策略
1.3 新型矩阵变换器控制方法及应用研究现状
1.3.1 控制方法现状
1.3.2 应用研究现状
1.4 本文研究的主要内容
2 三电平直接矩阵变换器的调制
2.1 三电平直接矩阵变换器的基本原理
2.2 三电平直接矩阵变换器的间接空间矢量调制
2.2.1 间接空间矢量调制模型
2.2.2 “虚拟整流器”脉宽调制策略
2.2.3 “虚拟逆变器”脉宽调制策略
2.3 两级组合调制
2.4 三电平直接矩阵变换器的调制仿真研究
2.5 本章小结
3 三电平直接矩阵变换器的输入控制
3.1 输入控制概述
3.2 传统输入控制方法研究
3.2.1 离线补偿法
3.2.2 TLDMC输入侧的数学模型
3.2.3 PID控制
3.3 电网不平衡条件下输出电压补偿
3.3.1 电网不平衡条件下TLDMC的瞬时输入功率
3.3.2 不平衡电网条件下输出电压补偿
3.4 电网不平衡条件下带输出电压补偿的TLDMC滑模控制
3.5 仿真建模与分析
3.5.1 离线补偿法仿真
3.5.2 输出电压补偿仿真
3.5.3 滑模控制与PID仿真比较
3.6 本章小结
4 准Z源双级矩阵变换器
4.1 准Z源双级矩阵变换器的工作原理
4.1.1 拓扑结构
4.1.2 准Z源电路升压原理
4.2 准Z源双级矩阵变换器的调制
4.2.1 整流级插入直通调制
4.2.2 逆变级调制
4.2.3 PWM脉宽分布
4.3 准Z源双级矩阵变换器的仿真研究
4.4 本章小结
5 准Z源双级矩阵变换器-永磁同步电机控制
5.1 准Z源双级矩阵变换器—永磁同步电机PID控制
5.1.1 永磁同步电机的数学模型
5.1.2 QZS-TSMC-PMSM系统的PID控制
5.2 准Z源双级矩阵变换器—永磁同步电机无源控制
5.2.1 永磁同步电机PCHD模型
5.2.2 基于PCHD模型的IDA-PBC原理
5.2.3 PMSM无源控制系统的稳定性分析
5.2.4 QZS-TSMC-PMSM系统的无源控制
5.3 准Z源双级矩阵变换器—永磁同步电机控制系统仿真研究
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
研究生期间发表论文及科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]三电平直接矩阵变换器的SVPWAM策略[J]. 程启明,陈路,程尹曼,李涛,孙伟莎. 电力自动化设备. 2019(06)
[2]基于准Z源矩阵变换器的永磁同步电机无源控制驱动系统[J]. 程启明,魏霖,程尹曼,沈磊,王玉娇. 中国电机工程学报. 2019(22)
[3]基于受控耗散Hamiltonian系统模型的光伏准Z源T型三电平并网逆变器控制策略[J]. 程启明,李涛,程尹曼,陈路,孙伟莎. 电工技术学报. 2019(08)
[4]矩阵变换器双电压调制策略的简化控制[J]. 马星河,陈海军,赵军营,许丹. 电力系统及其自动化学报. 2018(06)
[5]区域分布式电源集群监控系统[J]. 刘海波,李鹏,顾伟,张雪松,窦晓波,付明. 电力系统自动化. 2018(08)
[6]抑制输入电流低频谐波的3-1MC闭环控制策略[J]. 许宇翔,葛红娟,张应龙,国海. 哈尔滨工程大学学报. 2018(03)
[7]不平衡输入三相-单相矩阵变换器电流解耦控制策略[J]. 许宇翔,葛红娟,国海,张应龙. 工程科学学报. 2017(06)
[8]基于新型趋近律和混合速度控制器的IPMSM调速系统滑模变结构控制[J]. 樊英,周晓飞,张向阳,张丽,程明. 电工技术学报. 2017(05)
[9]与变压器容量相近时自起动永磁电动机起动性能研究[J]. 张炳义,何功飞,冯桂宏. 电机与控制学报. 2017(01)
[10]基于模块化多电平矩阵变换器的电力电子变压器控制策略[J]. 王婷,王广柱,张勋. 电工技术学报. 2016(18)
博士论文
[1]基于Quasi-Z源间接矩阵变换器的交流电机变频调速系统研究[D]. 郭明珠.北京交通大学 2019
[2]矩阵变换器的调制方法及稳定性分析[D]. 官权学.华南理工大学 2016
[3]Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器研究[D]. 刘硕.北京交通大学 2014
[4]矩阵变换器调制策略优化及应用分析[D]. 唐酿.华北电力大学 2013
硕士论文
[1]基于无源性的永磁同步电机控制系统研究[D]. 何洁.兰州交通大学 2018
[2]矩阵变换器驱动异步电机的转子磁场定向矢量控制系统改进研究[D]. 王众冠.湘潭大学 2018
[3]三电平矩阵变换器调制策略的研究[D]. 朱丽慧.东北电力大学 2017
[4]基于永磁同步电机数学模型的矢量控制理论、仿真、实验及应用研究[D]. 刘晓黎.合肥工业大学 2017
[5]永磁同步电动机全转速范围基于模型参考自适应的无传感器控制[D]. 钟臻峰.浙江大学 2017
[6]基于Quasi-Z源间接矩阵变换器的永磁同步电机驱动系统[D]. 张冬冬.北京交通大学 2017
[7]基于准Z源双输出双级矩阵变换器的研究[D]. 邓述为.湘潭大学 2016
[8]基于SiC开关器件的Quasi-Z源间接矩阵变换器[D]. 李茂兴.北京交通大学 2016
[9]三相—单相矩阵变换器的输入电流相角补偿控制[D]. 闫凯.南京航空航天大学 2013
本文编号：3585577
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