對矩陣變換器若干問題的研究.pdf

1、由于在變換效率、功率密度和控制靈活性等方面的突出特點，矩陣變換器在電機驅(qū)動領域受到學術界和工業(yè)界的高度重視，近年已有成熟的矩陣變換器一電機集成系統(tǒng)面世；同時，將矩陣變換器作為通用變換器應用的研究也正逐漸受到重視。本文系統(tǒng)研究了矩陣變換器理論諧波問題、雙向開關全數(shù)字化換流問題以及利用三相一單相矩陣變換器直接驅(qū)動高頻串聯(lián)諧振電路的問題。 本文在雙線電壓調(diào)制策略基礎上研究矩陣變換器理論諧波情況。基于變換器實現(xiàn)直接交．交電能變換的原理，

2、本文首先在分析過程中引入基準周期(變換器輸入輸出頻率最大公約數(shù)對應的周期時間)概念，為正確分析矩陣變換器理論諧波建立了堅實的數(shù)學基礎；然后利用連續(xù)傅立葉分析方法，從調(diào)制策略入手推導了變換器輸出電壓和輸入電流的傅立葉展開式，并結合數(shù)值計算直接獲得了信號的標幺化頻譜，特別專門研究了變換器輸出相電壓中的零序分量；最后，基于設計的諧波分析軟件包獲得了多種變換器性能曲線，為提高變換器性能以及今后拓寬變換器應用領域提供了正確的參考依據(jù)。 本

3、文在綜述矩陣變換器雙向開關換流策略的基礎上研究變換器全數(shù)字化換流策略。首先，在變換器輸入電壓矢量空間中詳細分析了換流參考電壓測量死區(qū)與變換器網(wǎng)側功率因數(shù)角之間的關系，在此基礎上指出了已有全數(shù)字化換流策略——Mahlein方法在變換器多象限運行工況下存在的缺陷，并給出完善方法，提出了新的變換器開關調(diào)制序列的矢量次序調(diào)整策略；然后，本文建立10Kw全數(shù)字化控制的矩陣變換器實驗電路，完成相應的軟硬件設計，對全數(shù)字化半自然四步電壓換流策略進行研

4、究，提出利用單片高性能：FPGA實現(xiàn)矩陣變換器數(shù)字控制系統(tǒng)的設想，并根據(jù)FPGA資源分配情況對該設想進行了初步的可行性檢驗；最后，本文在改進的Mahlein方法基礎上將全數(shù)字化概念引入半自然兩步電壓換流策略，不僅簡化了電壓測量死區(qū)內(nèi)的兩步電壓換流邏輯，更大幅度簡化了變換器的硬件換流測量電路；并采用試驗驗證了全數(shù)字化兩步電壓換流策略的可行性和可靠性。 針對三相-單相矩陣變換器傳統(tǒng)研究中傳輸功率不穩(wěn)定的問題，本文提出利用三相-單相矩

5、陣變換器直接驅(qū)動串聯(lián)諧振電路的拓撲，以便采用小容量濾波器穩(wěn)定變換器傳輸功率。本文將該拓撲引入諧振型感應加熱電源應用領域，設計了相應的基本調(diào)制律，并在此基礎上詳細分析了變換器采用半自然四步電壓換流策略時的雙向開關換流過程，得出變換器運行于負載諧振點附近偏感性工況時開關換流損耗最小的結論；為改善變換器輸入電流諧波情況，本文基于在變換器三個輸入相間合理分配高頻負載電流的思路，提出了兩種分別適合于中頻和高頻感應加熱電源應用的電流分配律方案，并對