矩阵式变换器的调制策略研究

发布时间：2017-06-29 20:18

  本文关键词：矩阵式变换器的调制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：矩阵式电力变换器(英文:Matrix Converter,缩写MC)是一种交-交电力变换装置,可以实现电能的直接变换,除具备传统交-交电力变换装置的特点以外,还具有主电路结构简单、无中间大容量的储能元件、电能可以双向流通、四象限运行、输入功率因数连续可调节等优点。MC正是因为具备以上的优良特性,其调制策略的研究也逐渐成为了一个重要课题,已成为电力电子领域重要研究方向。MC的调制策略是其控制方法的核心部分,也是国内外学者一直以来的研究重点。由于3×3MC带不平衡负载时,并不具备良好的输出能力。因此,本文围绕矩阵变换器控制机理展开分析,对3×4MC带不平衡负载和输入电压不平衡两种工况分别进行了深入的研究。介于对3×4MC的调制策略研究较少,本文将3×3MC的调制策略成功的应用到了3×4矩阵变换器中。首先,本文分析了现有矩阵变换器的拓扑结构,并介绍了矩阵变换器的基本工作原理。研究了传统矩阵变换的传统调制策略的优缺点,为克服传统算法的不足和缺陷,采用实时检测输入输出侧的电压与电流信号,将检测的信号反馈给控制模块,并直接进行占空比计算和扇区判断的调制方式,优化了矩阵变换器的虚拟逆变级和虚拟整流级的调制策略,新型调制策略的应用,简化了占空比的计算和电压、电流扇区的判断,提高了整个系统的抗干扰能力和响应速度。其次,分析了三相输入非对称电压对矩阵变换器的输出造成的不良影响,输出电压、电流中均含有难以滤除的低频谐波成分,经典的双电压调制策略会使输入电流发生畸变,为提高矩阵变换器的输出质量,采用补偿虚拟整流侧调制系数的方法,这种控制策略是通过实时的检测获取输入侧电网电压的数据,运算出变换器的实际虚拟直流电压值,并根据其变化实时地调节整流级的调制系数,来维持输出电压和电流在正常水平。使得三相输出对称运行,降低了输出侧电流的谐波含量,矩阵变换器的输出得到明显改善。运用Matlab/Simulink搭建仿真模型,通过仿真分析验证了新型调制策略理论的正确性和实用性
【关键词】：3×4矩阵变换器 三相不平衡负载 直接检测 三相输入不平衡 补偿调制系数
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 矩阵电力变换器的研究目的及意义10
• 1.2 矩阵变换器国内外研究现状及存在问题10-13
• 1.3 MC的调制策略13-14
• 1.4 非对称负载与非对称输入下矩阵变换器的调制策略14-16
• 1.4.1 非对称负载下的矩阵变换器调制策略14-15
• 1.4.2 非正常输入下矩阵变换器的控制策略15-16
• 1.5 本文的主要研究内容16-18
• 第二章 矩阵变换器的拓扑结构及相关理论基础18-28
• 2.1 矩阵变换器的基本拓扑结构18-19
• 2.2 MC的拓扑结构和工作原理19-22
• 2.2.1 单相-单相矩阵变换器19
• 2.2.2 单相-三相矩阵变换器19-20
• 2.2.3 三相-单相矩阵变换器20-21
• 2.2.4 三相-三相矩阵变换器21-22
• 2.3 矩阵变换器的控制算法22-27
• 2.3.1 Venturini控制法22-25
• 2.3.2 SVPWM控制算法25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 矩阵变换器新型调制策略的研究28-43
• 3.1 造成三相不平衡负载的原因和影响分析28
• 3.1.1 造成三相不平衡的原因分析28
• 3.1.2 三相不平衡负载对线损的影响28
• 3.2 3×4 MC的拓扑结构及工作原理28-32
• 3.2.1 3×4 MC的拓扑结构28-30
• 3.2.2 3×4 MC的等效拓扑结构及数学模型30-32
• 3.3 矩阵变换器的经典调制策略32-36
• 3.3.1 矩阵变换器的虚拟逆变调制32-34
• 3.3.2 矩阵变换器的虚拟整流调制34-35
• 3.3.3 虚拟整流和虚拟逆变组合调制35-36
• 3.4 3×4 MC的新型调制策略36-41
• 3.4.1 新型虚拟逆变SVPWM调制策略36-39
• 3.4.2 新型虚拟整流调制策略39-41
• 3.5 虚拟整流和虚拟逆变组合调制41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 输入电压不对称情况下的调制策略43-53
• 4.1 非对称输入电压对虚拟直流环节电压的影响43-45
• 4.2 经典的双线电压合成策略45-48
• 4.2.1 双电压合成策略的基本原理45-46
• 4.2.2 双电压合成调制策略下的输入电流分析46-48
• 4.3 采用补偿调制系数法优化虚拟整流级48-50
• 4.3.1 补偿系数的确定49-50
• 4.3.2 补偿后的占空比的重新计算50
• 4.4 补偿后的组合调制50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 基于Matlab的新型调制策略仿真分析53-67
• 5.1 矩阵变换器新型调制策略仿真模型的建立53-57
• 5.1.1 3×4 MC电力变换器的封装模块54-55
• 5.1.2 SVPWM控制模块的设计55-56
• 5.1.3 负载及滤波电路56-57
• 5.2 直接检测法的仿真与分析57-63
• 5.2.1 传统算法下3×3 MC带不平衡负载的仿真分析58
• 5.2.2 3×4 MC调制策略的仿真分析58-63
• 5.3 输入端三相非对称时调制策略仿真验证63-66
• 5.3.1 未补偿前的仿真分析63-64
• 5.3.2 补偿后的仿真分析64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 发表文章目录72-73
• 致谢73-74

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本文编号：499214