Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器研究

发布时间：2023-01-30 14:02

　　矩阵变换器因其结构紧凑和功能上的诸多优点,是一种极具发展潜力的电力电子变换装置,也是近年来的研究热点。尽管现在关于矩阵变换器的研究成果很多,有些已经进入产业化,但其仍然存在一些重要问题未能根本解决,因此限制了矩阵变换器大规模市场化应用的步伐。这些问题主要包括电压增益较低,最大仅为0.866;抗干扰能力较差,中间没有缓冲电路,输出侧电压易受输入侧电压波动的影响。本文将近年来提出的Z源/quasi-Z源电路与矩阵变换器相结合,应用Z源/quasi-Z源电路独有的特性,很好弥补了传统矩阵变换器的缺陷,为矩阵变换器在工业领域的应用提供了理论基础。 首先,本文将Z源/quasi-Z源电路与间接矩阵变换器相结合,使Z源/quasi-Z源电路插入到间接矩阵变换器输入侧,提出三种Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器拓扑。详细分析了这三个拓扑电路的升压原理,并对三种拓扑电路的升压能力进行了对比。 其次,鉴于Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器整流级直通零矢量的插入会使系统开关次数大幅增加,本文分析不同调制方法对系统开关次数和输入谐波的影响,选择出一种合适的调制策略。同时针对矩阵变换器共模电压... 

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 选题背景
    1.2 AC/DC/AC变换器
    1.3 矩阵变换器综述
        1.3.1 直接矩阵变换器
        1.3.2 间接矩阵变换器
        1.3.3 矩阵变换器的开关器件
        1.3.4 矩阵变换器基础技术研究现状
    1.4 Z源/quasi-Z源矩阵变换器综述
        1.4.1 Z源/quasi-Z源变换器
        1.4.2 ZS/qZS间接矩阵变换器
    1.5 本文的选题意义和主要研究内容
        1.5.1 本文选题意义
        1.5.2 本文的主要研究内容
2 Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器
    2.1 Z源间接矩阵变换器
    2.2 输入电流断续型quasi-Z源间接矩阵变换器
    2.3 输入电流连续型quasi-Z源间接矩阵变换器
    2.4 简化quasi-Z源间接矩阵变换器
    2.5 本章小结
3 Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器调制技术
    3.1 引言
    3.2 整流级空间矢量调制技术
    3.3 逆变级空间矢量调制策略
    3.4 开关序列
        3.4.1 整流级开关序列
        3.4.2 逆变级开关序列
    3.5 共模电压抑制
        3.5.1 共模电压
        3.5.2 共模电压的大小
        3.5.3 共模电压抑制方法一
        3.5.4 共模电压抑制方法二
    3.6 仿真和实验结果分析
        3.6.1 电压增益仿真和实验结果分析
        3.6.2 开关序列仿真结果分析
        3.6.3 共模电压抑制仿真和实验结果分析
    3.7 本章小结
4 Z源/quasi-Z源电路动态模型与控制
    4.1 引言
    4.2 Z源电路建模
    4.3 输入电流断续型quasi-Z源电路建模
    4.4 输入电流连续型quasi-Z源电路建模
    4.5 Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器非最小相位系统特性分析
    4.6 Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器的控制
    4.7 简化quasi-Z源间接矩阵变换器的控制
    4.8 仿真和实验结果分析
    4.9 本章小结
5 Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器系统设计
    5.1 电感和电容设计准则
        5.1.1 电感的设计
        5.1.2 电容的设计
    5.2 应力分析
        5.2.1 电感电流应力
        5.2.2 电容电压应力
        5.2.3 Z源/quasi-Z源电路功率开关器件应力
    5.3 损耗计算
        5.3.1 功率开关器件(IGBT)的损耗
        5.3.2 二极管的损耗
        5.3.3 电感损耗
    5.4 输入滤波器
        5.4.1 ZSIMC和DCM-qZSIMC输入滤波器设计
        5.4.2 CCM-qZSIMC滤波器
    5.5 本章小结
6 Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器实验系统
    6.1 Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器硬件系统构成
    6.2 Z源/quais-Z源间接矩阵变换器电路
        6.2.1 双向功率开关器件构成
        6.2.2 功率器件吸收回路
        6.2.3 驱动电路
        6.2.4 主电路参数设计
    6.3 Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器软件设计
        6.3.1 DSP软件主程序
        6.3.2 CPLD软件设计
    6.4 本章小结
7 Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器对比分析
    7.1 电压增益对比
    7.2 电感电流和电容电压纹波对比
    7.3 应力对比
    7.4 实验结果对比分析
        7.4.1 电压增益对比
        7.4.2 电压和电流应力对比
        7.4.3 THD和效率对比
    7.5 本章小结
8 结论
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]双级矩阵变换器网侧功率因数的控制方法[J]. 陆晓楠,孙凯,李刚,黄立培.  电工技术学报. 2010(10)
[2]矩阵变换器在非正常输入电压下的控制策略[J]. 佘宏武,林桦,王兴伟,熊松,何必.  中国电机工程学报. 2009(33)
[3]矩阵式变换器驱动异步电机调速系统抑制输入电压扰动的研究[J]. 梅杨,黄立培,李正熙.  电工技术学报. 2009(10)
[4]基于RB-IGBT的双级矩阵变换器整流级电路[J]. 李刚,孙凯,黄立培.  清华大学学报（自然科学版）网络.预览. 2009(01)
[5]损耗最小化输出滤波电感的设计[J]. 任小永,姚凯,旷建军,阮新波.  中国电机工程学报. 2008(27)
[6]基于双空间矢量调制的矩阵变换器-永磁同步电机矢量控制系统[J]. 张绍,周波,葛红娟.  电工技术学报. 2007(04)
[7]非正常输入情况下双级矩阵变换器调制策略的改进[J]. 邓文浪,杨欣荣,朱建林,易灵芝.  电工技术学报. 2007(01)
[8]RB-IGBT矩阵变换器传动系统中的一种新颖两步换流策略[J]. 周大宁,刘亚东,黄立培.  电工电能新技术. 2006(03)
[9]高压变频器共模电压仿真研究[J]. 毛承雄,李维波,陆继明,范澍.  中国电机工程学报. 2003(09)
[10]双电压合成矩阵变换器闭环控制的研究[J]. 王毅,陈希有,徐殿国.  中国电机工程学报. 2002(01)

博士论文
[1]矩阵变换器控制技术研究及其应用[D]. 佘宏武.华中科技大学 2011
[2]三相交—交矩阵式变换器及其在电气传动中应用的研究[D]. 朱贤龙.上海大学 2000



本文编号：3733141