AC-DC矩阵变换器共模抑制及其控制策略研究

发布时间：2021-03-18 17:52

　　AC-DC矩阵变换器作为一种新型“绿色”交流-直流电力变换装置,由于具有可控功率因数,正弦输入电流,不需要大容量大体积的储能元件等优良特性,非常适合应用在航空航天、船舶等对可靠性和功率密度要求较高的场合,从而使其近年来逐渐成为了电力电子领域的研究热点。然而,AC-DC矩阵变换器过大的共模电压将严重损害系统漏电保护设备,且双向开关管中过多的功率器件对变换器容错能力要求更高,同时无中间储能元件使得变换器对外部扰动更加敏感。本文因此选取AC-DC矩阵变换器为研究对象,针对变换器共模电压高、容错性能差、抗扰性低等因素所引起的系统安全问题,结合电流空间矢量调制,对变换器本身的拓扑结构、调制算法和控制策略三个方面进行了深入地研究和分析。首先,介绍了AC-DC矩阵变换器拓扑结构的演化过程,详细阐述了空间矢量调制模式及其相应的矢量合成原理,深入研究了共模电压产生机理。针对变换器在零矢量作用时共模电压最大,提出了一种带双向续流回路的三相七开关AC-DC矩阵变换器拓扑结构,该拓扑结构利用外置续流回路等效构造虚拟零矢量,相比于采用两对称有效矢量替换零矢量的传统共模抑制方法,改进共模抑制方法不仅有效地抑制了共... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 AC-DC矩阵变换器研究现状
        1.2.1 拓扑结构
        1.2.2 调制算法
        1.2.3 容错控制
        1.2.4 滑模控制
    1.3 论文研究课题的来源
    1.4 论文主要研究内容
第二章 电流空间矢量调制及其共模抑制研究
    2.1 引言
    2.2 AC-DC矩阵变换器基本原理
    2.3 AC-DC矩阵变换器电流空间矢量调制
    2.4 AC-DC矩阵变换器共模电压抑制
        2.4.1 传统共模抑制
        2.4.2 改进共模抑制
    2.5 仿真及实验验证
        2.5.1 仿真及其分析
        2.5.2 实验及其分析
    2.6 小结
第三章 开关管故障状态下的容错控制研究
    3.1 引言
    3.2 AC-DC矩阵变换器故障分析
        3.2.1 正常情况下各矢量运行模式
        3.2.2 开关管故障状态下的矢量合成
    3.3 具有容错运行能力的AC-DC矩阵变换器
        3.3.1 冗余I型容错系统
        3.3.2 冗余II型容错系统
        3.3.3 冗余III型容错系统
    3.4 仿真及实验分析
        3.4.1 仿真及其分析
        3.4.2 实验及其分析
    3.5 小结
第四章 AC-DC矩阵变换器滑模控制研究
    4.1 引言
    4.2 AC-DC矩阵变换器的数学模型
        4.2.1 AC-DC矩阵变换器dq模型
        4.2.2 AC-DC矩阵变换器系统特性分析
    4.3 AC-DC矩阵变换器等效滑模控制
        4.3.1 直流输出电压传统滑模控制
        4.3.2 基于双曲正切函数的直流输出电压滑模控制
        4.3.3 直流输出电压全局滑模控制
        4.3.4 输入功率因数滑模补偿
    4.4 仿真和实验分析
        4.4.1 仿真及其分析
        4.4.2 实验及其分析
    4.5 小结
第五章 仿真模型和样机研制
    5.1 引言
    5.2 仿真模型
        5.2.1 仿真软件简介
        5.2.2 仿真模型系统框图
        5.2.3 仿真模型电路图
    5.3 样机研制
        5.3.1 开关矩阵及其驱动电路
        5.3.2 滤波检测电路
        5.3.3 控制电路
        5.3.4 程序设计
        5.3.5 样机实物图
    5.4 小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间学术成果
致谢
附录



本文编号：3088682