雙級(jí)矩陣變換器研制及應(yīng)用研究.pdf

1、矩陣變換器(Matrix Converter，MC)由于其具有優(yōu)異的輸入、輸出性能自誕生以來(lái)即受到廣泛的關(guān)注，但其存在開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)較多、可靠性低、控制復(fù)雜等缺點(diǎn)因此在工業(yè)應(yīng)用中一直難以推廣。雙級(jí)矩陣變換器(Two-Stage Matrix Converter, TSMC)是矩陣變換器的一種衍生拓?fù)?，在繼承矩陣變換器的優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上克服了其開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)較多、可靠性低的缺點(diǎn)，因此雙級(jí)矩陣變換器與矩陣變換器相比具有更大的潛力及更好的應(yīng)用前景，而在交

2、流調(diào)速領(lǐng)域的應(yīng)用是其中的一個(gè)重要方向。對(duì)于雙級(jí)矩陣變換器在交流調(diào)速領(lǐng)域的應(yīng)用前人已取得了一定的成果，但受制于雙級(jí)矩陣變換器較低的電壓傳輸比，其僅適用于低轉(zhuǎn)速場(chǎng)合的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
　　本文以雙級(jí)矩陣變換器為研究對(duì)象，針對(duì)整流級(jí)無(wú)零矢量雙空間調(diào)制算法存在的不足，提出一種可實(shí)現(xiàn)功率因素調(diào)節(jié)的改良型算法。通過(guò)對(duì)比分析有零矢量及無(wú)零矢量調(diào)制的電壓傳輸特性指出造成雙級(jí)矩陣變換器電壓傳輸比低的根本原因，從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)入手對(duì)其進(jìn)行改良。通過(guò)在直流母線

3、上加入升壓電路，提高其電壓傳輸比，并提出一種直流母線電壓前饋閉環(huán)控制策略，保證直流母線電壓穩(wěn)定。通過(guò)理論分析及仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)改良型的雙級(jí)矩陣變換器繼承了雙級(jí)矩陣變換器優(yōu)良的輸入性能且電壓傳輸比得到了提升。最后，本文將探討改良型雙級(jí)矩陣變換器在交流調(diào)速領(lǐng)域的應(yīng)用，建立基于改良型雙級(jí)矩陣變換器的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，仿真實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)性能好，輸入波形正弦且得益于升壓電路對(duì)電壓傳輸比的提升，因此基于改良型雙級(jí)矩陣變換器的交流驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)