矩陣變換器共模電壓抑制與死區(qū)補(bǔ)償.pdf

1、矩陣變換器共模電壓抑制與死區(qū)矩陣變換器共模電壓抑制與死區(qū)補(bǔ)償補(bǔ)償MatrixConverterCommonModeVoltageSuppressionDeadtimeCompensation學(xué)科專業(yè)：控制科學(xué)與工程研究生：黃啟勇指導(dǎo)教師：史婷娜教授天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一三年十一月摘要矩陣式變換器由于結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、功率密度大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、無(wú)中間直流環(huán)節(jié)等特點(diǎn)已應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、電梯曳引、機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域。矩陣式變換器調(diào)制

2、過程中，存在著諸如共模電壓、死區(qū)時(shí)間等問題。其中共模電壓會(huì)引起電機(jī)軸承損壞，降低電機(jī)使用壽命，并形成電磁干擾。而死區(qū)時(shí)間會(huì)引起輸出電壓損失，并導(dǎo)致輸出電流畸變。為此，本文對(duì)共模電壓和死區(qū)時(shí)間進(jìn)行了深入研究，并從調(diào)制角度出發(fā)，研究共模電壓抑制和死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償?shù)母纳品桨浮ａ槍?duì)矩陣式變換器調(diào)制中存在的共模電壓?jiǎn)栴}，本文以雙電壓調(diào)制為基礎(chǔ)提出了一種共模電壓抑制策略。本文首先建立了常規(guī)矩陣式變換器的空間矢量調(diào)制和雙電壓調(diào)制數(shù)學(xué)模型，分析了輸出電壓與

3、輸入電流的合成過程，并證明了兩種調(diào)制策略的一致性。然后本文探討了調(diào)制過程中負(fù)載中性點(diǎn)共模電壓的形成原因，分別選取了空間矢量調(diào)制中原有效矢量之一所在方向上的幅值最小相反有效矢量及原有效矢量相鄰方向上的幅值最大和幅值中間有效相反矢量取代零矢量，并在一致性基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了基于雙電壓調(diào)制的兩種共模電壓抑制方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)共模電壓的抑制。針對(duì)矩陣式變換器調(diào)制過程中的死區(qū)時(shí)間問題，本文提出了一種基于時(shí)間補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)時(shí)間補(bǔ)償策略。本文首先詳細(xì)推導(dǎo)了常規(guī)矩

4、陣式變換器到超稀疏矩陣式變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)演變，建立了超稀疏矩陣式變換器整流部分和逆變部分的數(shù)學(xué)模型，并分析了整流側(cè)和逆變側(cè)的調(diào)制過程。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)死區(qū)效應(yīng)對(duì)變換器輸出電壓的影響，本文改進(jìn)了超稀疏矩陣式變換器調(diào)制策略，提出了一種基于時(shí)間補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)時(shí)間補(bǔ)償方案，根據(jù)輸出電流的方向，適當(dāng)提前了或延后了開關(guān)管的導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間，降低了輸出電壓損失，實(shí)現(xiàn)了輸出性能的改善。本文分別對(duì)矩陣式變換器傳統(tǒng)共模電壓抑制策略和新型共模電壓抑制策略及無(wú)死區(qū)補(bǔ)