交-交矩陣變換器控制策略及提高電壓傳輸比研究.pdf

1、本文以“交-交矩陣變換器控制策略及提高電壓傳輸比研究”為主題，研究了矩陣變換器的基本原理、優(yōu)點(diǎn)及空間矢量調(diào)制策略的可行性；分析了雙電壓合成控制策略的特點(diǎn)、基本算法與規(guī)律；研制了基于DSP的樣機(jī)系統(tǒng)，開發(fā)了基于空間矢量調(diào)制策略的矩陣變換器控制軟件；建立了矩陣變換器的等效電路模型；提出了提高電壓傳輸比的新型調(diào)制策略。主要內(nèi)容如下： 從矩陣變換器的工作原理出發(fā)，推導(dǎo)出電壓傳輸比的公式，指出在常規(guī)調(diào)制情況下，最大為0.866；使用MAT

2、LAB/SIMULINK建立了矩陣變換器的兩種仿真模型：簡化仿真模型和復(fù)雜仿真模型。簡化仿真模型將雙向開關(guān)視為理想開關(guān)，仿真速度較快，用來驗(yàn)證控制算法的合理性；復(fù)雜仿真模型設(shè)計(jì)了四步換流策略,考慮了實(shí)際開關(guān)器件的特性，基本上和實(shí)際系統(tǒng)一致，可模擬實(shí)際的矩陣變換器工作。 對(duì)雙電壓控制策略進(jìn)行了詳細(xì)的分析；在分析合成輸出線電壓和輸入線電流局部平均值的基礎(chǔ)上，得出了相應(yīng)的定理和推論，并深入分析了該調(diào)制策略對(duì)輸出線電壓的自動(dòng)調(diào)整規(guī)律；根

3、據(jù)原點(diǎn)開關(guān)的概念，對(duì)算法進(jìn)行了簡化；最后應(yīng)用MATLAB語言建立了仿真模型，分四種情況進(jìn)行了仿真研究，驗(yàn)證了該調(diào)制策略的可行性和自動(dòng)調(diào)節(jié)性；進(jìn)一步針對(duì)輸入電源異常的各種情況進(jìn)行了仿真研究，得出了輸入電源異常對(duì)輸入線電流影響的規(guī)律，基于輸入電壓對(duì)輸入電流的影響，提出了在輸入端采取濾波措施來抑制諧波的方法。 利用VHDL語言對(duì)矩陣變換器的四步換流技術(shù)進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)，借助MAXPLUSⅡ10.2集成開發(fā)環(huán)境和MAX7000進(jìn)行了程序測(cè)

4、試，仿真驗(yàn)證了四步換流的正確性；闡述了矩陣變換器的硬件設(shè)計(jì)過程；按照空間矢量調(diào)制算法，應(yīng)用DSP2000匯編語言開發(fā)了控制軟件，再配合可編程邏輯器件成功地將四步換流策略應(yīng)用于矩陣變換器的換流過程；給出了矩陣變換器的控制系統(tǒng)框圖；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了軟件設(shè)計(jì)的有效性和空間矢量調(diào)制策略的可行性及硬件制作方案的正確性，為今后擴(kuò)充硬件電路和軟件功能打下了良好的基礎(chǔ)。 把三相-三相矩陣變換器分成五個(gè)部分，基于Venturini直接變換法分別應(yīng)用PA

5、RK變換技術(shù)求出相應(yīng)的等效電路，然后綜合成矩陣變換器線性定常電路模型；運(yùn)用線性系統(tǒng)的分析方法得出輸入功率因數(shù)、輸出電壓增益、輸入電流、輸入有功功率、無功功率的數(shù)學(xué)模型；仿真驗(yàn)證了PARK變換在矩陣變換器研究中的可行性；為研究矩陣變換器的特性和其它調(diào)制策略的矩陣變換器等效電路模型奠定了基礎(chǔ)；得出重要結(jié)論：要提高電壓傳輸比，又要保證輸入電流或輸出電壓為正弦，必須從調(diào)制策略上進(jìn)行改進(jìn)。 簡述了矩陣變換器電壓傳輸比研究的現(xiàn)狀和必要性，針

6、對(duì)常規(guī)調(diào)制策略電壓傳輸比低的問題，提出了三種新型調(diào)制策略：1、輸入電流空間矢量調(diào)制與輸出電壓空間矢量過調(diào)制方法模式Ⅰ相結(jié)合；2、輸入電流空間矢量調(diào)制與輸出電壓空間矢量過調(diào)制方法模式Ⅱ相結(jié)合；3、輸入電流空間矢量過調(diào)制方法模式Ⅰ與輸出電壓空間矢量過調(diào)制方法模式Ⅰ相結(jié)合。重點(diǎn)對(duì)前兩種新型調(diào)制策略進(jìn)行了詳細(xì)的分析，在此基礎(chǔ)上，分析了第三種調(diào)制策略。針對(duì)這三種新型調(diào)制策略提出了具體的控制算法；推導(dǎo)出總的占空比公式；綜合運(yùn)用有關(guān)知識(shí)推導(dǎo)出虛擬逆變

7、器的輸出相電壓函數(shù)式，再應(yīng)用傅立葉級(jí)數(shù)理論和定積分等求出輸出相電壓的基波幅值，再將虛擬整流和逆變兩個(gè)過程進(jìn)行綜合，得到總的輸出線電壓基波幅值，最后得出電壓傳輸比公式。經(jīng)理論計(jì)算，前兩種新型調(diào)制策略的電壓傳輸比可分別達(dá)到0.91、0.955，第三種的電壓傳輸比在每個(gè)扇區(qū)是周期性時(shí)變的，最大為1.05。繪出了電壓傳輸比的變化曲線、曲面圖，對(duì)確定和分析提高電壓傳輸比的調(diào)制策略具有參考價(jià)值；曲面圖表明可以通過輸入功率因數(shù)角與過調(diào)制系數(shù)的聯(lián)合控制