三相高頻鏈矩陣式逆變器控制方法研究.pdf

1、矩陣變換器是一種基于雙向開(kāi)關(guān)的新型功率變換器，允許頻率單級(jí)變換，無(wú)需大容量的儲(chǔ)能元件，能提供正弦的輸入電流和接近為1的輸入功率因數(shù)，輸出電壓幅值和頻率可自由調(diào)節(jié)，能量可雙向流動(dòng)，具有巨大的研究?jī)r(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文針對(duì)直流變換到三相交流的高頻鏈矩陣式逆變器進(jìn)行研究。逆變器采用DC/HFAC/AC兩級(jí)功率變換方式，前級(jí)采用單相全橋逆變器實(shí)現(xiàn)DC/HFAC的變換；經(jīng)高頻變壓器隔離后，后級(jí)單相/三相矩陣變換器實(shí)現(xiàn)HFAC/

2、AC功能。針對(duì)后級(jí)矩陣變換器，研究了一種拓?fù)浣怦畹男滦涂刂扑枷耄⒔⒘司仃囎儞Q器的數(shù)學(xué)模型，從數(shù)學(xué)的角度對(duì)拓?fù)浣怦羁刂扑枷氲恼_性進(jìn)行了證明。分析研究了兩種基于這一新型控制思想的調(diào)制策略：常規(guī)SPWM調(diào)制策略和SPWM混合調(diào)制策略，并分別對(duì)它們進(jìn)行了原理分析、邏輯實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)、電路工作模式分析。最后進(jìn)行仿真對(duì)比研究，驗(yàn)證了與常規(guī)SPWM調(diào)制策略相比，本文所提出的SPWM混合調(diào)制策略具有可以減小開(kāi)關(guān)電壓應(yīng)力、實(shí)現(xiàn)一步自適應(yīng)換流的優(yōu)點(diǎn)。<

3、br>　　 由于本電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含的功率器件較多，因此如何減少開(kāi)關(guān)損耗、解決電壓尖峰問(wèn)題成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。對(duì)一種基于移相控制的高頻交流脈沖密度調(diào)制策略進(jìn)行了理論分析和詳細(xì)的邏輯實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)。前級(jí)高頻逆變器采用一種可以輸出周期性零電壓凹槽的移相控制方案，后級(jí)矩陣變換器采用一種將傳統(tǒng)三相逆變器SPWM控制思想和脈沖密度調(diào)制思想(PDM)相結(jié)合的控制策略，嚴(yán)格限制后級(jí)矩陣變換器的開(kāi)關(guān)在零電壓階段動(dòng)作，解決電壓尖峰問(wèn)題。根據(jù)高頻脈沖電

4、壓前后沿對(duì)常規(guī)SPWM波形進(jìn)行軟化處理，并對(duì)軟化SPWM波形輸出電壓進(jìn)行了諧波分析。文中，介紹了軟化SPWM波的合成規(guī)則和合成電路，以及PDM調(diào)制的控制原則和實(shí)現(xiàn)電路。最后，利用Saber仿真軟件進(jìn)行仿真研究，驗(yàn)證該控制策略的有效性。
　　 在理論分析的基礎(chǔ)上，對(duì)三相高頻鏈矩陣式逆變器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，搭建了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。前級(jí)電路采用常規(guī)逆變控制，輸出占空比為0.5的高頻方波；后級(jí)矩陣變換器采用SPWM混合調(diào)制策略進(jìn)行控制。采用TI