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關(guān)的新型功率變換器，允許頻率單級變換，無需大容量的儲能元件，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，具有巨大的研究價值和廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文針對直流變換到三相交流的高頻鏈矩陣式逆變器進行研究。逆變器采用DC/HFAC/AC兩級功率變換方式，前級采用單相全橋逆變器實現(xiàn)DC/HFAC的變換；經(jīng)高頻變壓器隔離后，后級單相/三相矩陣變換器實現(xiàn)HFAC/

2、AC功能。針對后級矩陣變換器，研究了一種拓撲解耦的新型控制思想，并建立了矩陣變換器的數(shù)學(xué)模型，從數(shù)學(xué)的角度對拓撲解耦控制思想的正確性進行了證明。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，并分別對它們進行了原理分析、邏輯實現(xiàn)電路設(shè)計、電路工作模式分析。最后進行仿真對比研究，驗證了與常規(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關(guān)電壓應(yīng)力、實現(xiàn)一步自適應(yīng)換流的優(yōu)點。<

3、br>　　 由于本電路拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含的功率器件較多，因此如何減少開關(guān)損耗、解決電壓尖峰問題成為了一個研究熱點。對一種基于移相控制的高頻交流脈沖密度調(diào)制策略進行了理論分析和詳細的邏輯實現(xiàn)電路設(shè)計。前級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，嚴格限制后級矩陣變換器的開關(guān)在零電壓階段動作，解決電壓尖峰問題。根據(jù)高頻脈沖電

4、壓前后沿對常規(guī)SPWM波形進行軟化處理，并對軟化SPWM波形輸出電壓進行了諧波分析。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)制的控制原則和實現(xiàn)電路。最后，利用Saber仿真軟件進行仿真研究，驗證該控制策略的有效性。
　　 在理論分析的基礎(chǔ)上，對三相高頻鏈矩陣式逆變器進行實驗研究，搭建了一臺實驗樣機。前級電路采用常規(guī)逆變控制，輸出占空比為0.5的高頻方波；后級矩陣變換器采用SPWM混合調(diào)制策略進行控制。采用TI