基于双SVPWM控制的矩阵变换器研究

发布时间：2017-09-24 17:17

  本文关键词：基于双SVPWM控制的矩阵变换器研究

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【摘要】：矩阵变换器是一种具有优良控制性能和品质的电力变换器。它以其结构简单、可控性强、功率因数高、无大容量直流储能电容、对电网谐波污染少等优点，成为了人们所关注的焦点。 本文首先介绍了几种常见的电力变换器以及矩阵变换器的基本拓扑结构及其变频过程，并对矩阵变换器可等效交-直-交结构的虚拟直流环节思想进行了详细论述，且将传统的SVPWM运用于两个虚拟过程，构成双SVPWM控制，即对两个虚拟过程进行空间矢量分析，推导出其扇区判断条件和基准矢量作用时间。通过对两种矢量占空比进行整合，，来实现交-交直接变换调制策略中开关状态组合所需占空比。 同时，本文还对矩阵变换器的相关技术问题进行了研究，针对换流方法中相对成熟的四步换流法，给出了具体的换流过程分析。对于输入电流中因开关频率影响的高次谐波对电网产生的污染，给出了一种带阻尼输入滤波器参数设计方法。然而，输入滤波器的引入造成了网侧功率因数的下降，因此，给出了一种网侧功率因数调节方法以实现系统单位功率因数运行。为实现输出电压幅值和频率的同时调节，给出了一种变频变压控制策略，并针对上述控制方法进行了仿真与实验验证。 利用MATLAB软件搭建了矩阵变换器的仿真模型，并对双SVPWM控制策略和相关的技术问题进行了仿真验证及结果分析。然后，采用ARM(STM32F103RBT6)+CPLD为核心进行了矩阵变换器的软硬件设计，并搭建了矩阵变换器的硬件实验平台。在此平台的基础上进行大量的实验研究，结果验证了本文所提出的控制策略及实现方案的正确性和可行性。
【关键词】：双SVPWM控制策略 矩阵变换器 虚拟直流环节 阻尼输入滤波器 网侧功率因数调节
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 常规电力变换器概述11-12
• 1.2 矩阵变换器的背景及研究意义12-13
• 1.3 国内外矩阵变换器的研究现状13-15
• 1.3.1 国外矩阵变换器研究现状13-14
• 1.3.2 国内矩阵变换器研究现状14-15
• 1.4 矩阵变换器研究热点及关键问题15-17
• 1.4.1 矩阵变换器的研究热点15-16
• 1.4.2 矩阵变换器的关键问题16-17
• 1.5 本课题的主要研究内容17-18
• 第2章 矩阵变换器的基本原理18-37
• 2.1 矩阵变换器的基本拓扑结构18-19
• 2.2 矩阵变换器的变频过程19-21
• 2.3 基于等效交-直-交结构的矩阵变换器21-25
• 2.3.1 虚拟直流环节思想21-23
• 2.3.2 矩阵变换器开关状态表23-25
• 2.4 双 SVPWM 控制策略25-36
• 2.4.1 虚拟逆变侧输出线电压 SVPWM26-30
• 2.4.2 虚拟整流侧输入相电流 SVPWM30-33
• 2.4.3 MC 交-交直接变换调制策略33-35
• 2.4.4 双 SVPWM 开关状态优化顺序表35-36
• 2.4.5 九段式脉宽调制策略36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 矩阵变换器相关技术问题的研究37-52
• 3.1 双向开关的构成及其安全换流的实现37-41
• 3.1.1 常见双向开关的构成及其特点37-38
• 3.1.2 半软化四步换流策略38-41
• 3.1.3 与换流相关的两个问题41
• 3.2 输入滤波器设计41-46
• 3.2.1 无阻尼输入滤波器42-43
• 3.2.2 带阻尼输入滤波器43-46
• 3.3 网侧功率因数调节方法研究46-50
• 3.4 变频变压功能的实现50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 矩阵变换器仿真研究52-74
• 4.1 矩阵变换器整体仿真模型的建立52-56
• 4.1.1 主电路仿真模型52-54
• 4.1.2 控制部分仿真模型54-55
• 4.1.3 整体仿真模型55-56
• 4.2 输入特性仿真研究56-59
• 4.2.1 输入相电流滤波前后仿真结果分析56-57
• 4.2.2 网侧功率因数调节前后仿真结果分析57-58
• 4.2.3 负载变化对输入特性的影响58-59
• 4.3 变频变压功能的实现59-60
• 4.4 输出特性仿真研究60-71
• 4.4.1 不对称输入时仿真结果分析60-64
• 4.4.2 输入输出有功功率仿真结果分析64-65
• 4.4.3 三相异步电机变压变频调速65-71
• 4.5 能量回馈验证71-73
• 4.6 本章小结73-74
• 第5章 矩阵变换器的系统设计74-85
• 5.1 矩阵变换器的控制系统整体结构74-75
• 5.2 系统硬件设计75-80
• 5.2.1 开关矩阵电路75-76
• 5.2.2 控制电路76-77
• 5.2.3 驱动电路77-78
• 5.2.4 箝位电路78
• 5.2.5 信号调理电路78-80
• 5.2.6 接触器控制电路80
• 5.3 系统软件设计80-83
• 5.3.1 主程序设计80-81
• 5.3.2 中断服务程序设计81-83
• 5.4 CPLD 控制部分设计83-84
• 5.5 本章小结84-85
• 第6章 系统实验研究85-89
• 6.1 实验平台搭建85
• 6.2 实验结果分析85-88
• 6.3 本章小结88-89
• 结论89-91
• 参考文献91-95
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文95-96
• 致谢96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曹佳佳;李俊贤;;矩阵变换器双空间矢量调制策略的仿真研究[J];变频器世界;2011年10期

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本文编号：912484