双桥矩阵变换器—异步电动机直接转矩控制策略的研究

在深入分析双桥矩阵变换器的拓扑结构特点和直接转矩控制基本原理的基础上,提出一种采用双桥矩阵变换器与异步电动机直接转矩控制相结合的新的调制策略,推导出双桥矩阵变换器整流级的调制算法和逆变级的直接转矩控制策略,此控制策略既可实现对异步电动机实施动态性能优良的直接转矩控制,又可获得良好的输入电流波形和可调的功率因数.仿真结果验证了所提控制策略的正确性和可行性.     

双级矩阵变换器驱动异步电机直接转矩控制

在深入分析双级矩阵变换器整流级调制算法和逆变级直接转矩控制策略的基础上,提出了采用双级矩阵变换器驱动异步电机直接转矩控制的策略。换流方式采用零电流换流的思想,即整流级换流前后,在逆变级插入零开关状态,可以保证整流级的零电流换流。此控制策略结合了双级矩阵变换器和直接转矩控制的优点,功率因数可调且具有良好的动静态性能。仿真结果验证了该控制策略的可行性和有效性,表明该策略具有与直流调速系统相媲美的调速性能。     

TSMC的一种建模方法

双级式矩阵变换器是高阶的、多模态的、非线性的动态系统,提出应用2级开关状态函数建立其精确的数学模型.为了将模型中整流级和逆变级相乘的开关函数矩阵进行解耦,提出将整流级的输出电压波动看作逆变级闭环系统的环内扰动,将系统的建模简化成逆变级的建模分析.应用开关周期平均算子、坐标旋转变换、小信号扰动法,建立了系统逆变级的小信号...     

基于双级矩阵变换器的直接转矩控制系统

研究了基于双级矩阵变换器的异步电机直接转矩控制策略。传统的直接转矩控制(Direct Torque Control,简称DTC)算法直接施加在双级矩阵变换器的逆变级,而在整流级使用空间矢量调制的方法。在此设计了一种特殊的换流策略,即在整流级换流前后,在逆变级插入零开关状态,保证了整流级的零电流换流特性。该方法结合了DTC和双级矩阵变换器的优点。设计并实现了实验样机系统,实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。     

间接矩阵变换器供电电励磁同步电动机DTC

直接型矩阵变换器具有无直流储能环节、输入与输出电流波形均为正弦波、能量双向流通、网侧功率因数可控等优点,但换流复杂.研究了一种间接矩阵变换器(IMC)供电电励磁同步电动机(ESM)直接转矩控制(DTC)系统,其整流级实现电网侧单位功率因数控制,逆变级实现转矩和磁链控制,采用逆变级插入零矢量方式实现前端整流级双向开关的换...     

一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器控制策略

矩阵变换器由于输出电压、电流中存在的谐波成分对所带的负载有很大影响,引入电压、电流双闭环控制策略,提出一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器.该变换器包含交-直(整流)和直-交(逆变)2级电路,其直流侧不需要储能元件,整流级和逆变级采用双向开关,在一定的约束条件下可降低开关的数量.分析了矩阵变换器的拓扑结构、双空间矢量调控算法、LCL滤波器设计及其在矩阵变换器逆变级的应用等.通过Matlab/Simulink软件进行了仿真实验,结果表明,带LCL滤波器的新型矩阵变换器能有效地降低输出电压、电流谐波,并能抑制输入侧谐波对输出电压、电流的影响.     

基于IMC多机传动系统的控制策略研究

针对传统交直交变换器多机传动系统中间直流环节存在大电感或大电容而使其体积大,笨重等的问题,采用了一种新颖的基于间接矩阵变换器IMC的多机传动系统电路拓扑。其结构紧凑,体积小,重量轻;整流级采用两段式PWM调制策略,可获得单位功率因数的正弦输入电流,多个逆变级均采用空间矢量调制,实现各个逆变级的独立控制,获得不同频率和幅值的正弦电压。在这种调制策略的基础上,分析了零矢量重叠PWM分布方式对输入输出性能的影响,它可以实现整流级电路的零电流换流,减少了逆变级的开关次数,极大地降低了开关损耗,提高了变换器的效率。仿真结果表明:采用零矢量重叠的调制策略可以减少输出电压电流的谐波含量,能够有效改善传动系统的动态和稳态性能。     

基于混沌扩频的双级矩阵变换器调制策略的研究

双级矩阵变换器由于具有优良的输入输出性能而受到广泛关注。在对双级矩阵变换器调制策略分析的基础上,将扩频调制策略引入到输出双级矩阵变换器调制策略中来抑制电磁干扰和噪声。将混沌扩频技术用于双级矩阵变换器中,用混沌信号改变固定开关频率。为了不影响整流级的零电流换流,采用整流侧和逆变侧同步扩频策略,降低了开关频率和倍频处的谐波幅值,从而达到降低电磁干扰和噪声的目的,仿真结果证实了混沌扩频调制策略的可行性。     

基于间接矩阵变换器多机传动高性能调速系统的研究

介绍了基于间接矩阵变换器(IMC)的多机传动系统的拓扑结构和控制策略。提出了一种基于间接矩阵变换器的多电机矢量控制系统,该系统将间接矩阵变换器的优点与异步电机矢量控制的优点相结合,将异步电机的矢量控制直接施加于IMC的两个逆变级,而整流级采用空间矢量调制方法,不仅可以实现整流级双向开关的零电流换流,减少输出电流谐波,而且可以实现多台电机独立控制并得到较好地动静态性能。仿真结果验证了所提系统的有效性和可行性;在电机转速和转矩突变时,都能较快平稳跟踪且超调很小;为多机传动系统的进一步研究和软硬件设计提供了理论基础。     

间接矩阵变换器-双异步电机调速系统的简化模型预测控制

间接矩阵变换器-双异步电机调速系统开关状态数量多,数学模型复杂,如果采用传统模型预测磁链控制方法,系统计算量巨大,控制频率及开关频率低,导致网侧电能质量和电机调速性能差.针对这一问题,本文提出一种简化的模型预测电压控制(MPVC)方法,以间接矩阵变换器的输入电流和输出电压作为控制目标,对预测模型进行简化,通过状态预筛选极大减少了有效开关状态数量,同时对具体算法进行优化.仿真和实验结果表明,网侧电流三相平衡正弦,功率因数接近为1,电机定子电流正弦.较传统模型预测磁链控制相比,控制频率可以从6.5 kHz提高到15 kHz,平均开关频率提高到原来的2.8倍,从而提升了网侧和电机侧电流质量.由此证明采用提出的模型预测电压控制方法能够简化计算,提高控制频率和开关频率,显著改善网侧电能质量和电机的动稳态性能.     

基于UC3879矩阵式AC／DC变换器研究

基于UC3879及矩阵式变换器,提出了一种新的AC／DC变换器。采用三相／一相矩阵式变换器,直接将三相380V／50Hz输入变换为单相高频（15kHz）电压,由高频变压器隔离,经倍流式整流、滤波输出预期的直流电压。控制电路以UC3879及外围逻辑芯片对驱动信号编码,并完成闭环控制。理论分析了系统的工作原理,并进行了4kW28．5V／140A样机实验,验证了理论分析的正确性及方案的可行性。该方案具有矩阵变换器的所有优点,拓宽了矩阵变换器的应用范围。     

单级组合式不间断高功率因数AC/DC变换器研究

提出了一类基于Boost-Flyback变换器的单级组合式不间断高功率因数AC/DC变换器电路结构与拓扑族。这类变换器由二极管整流桥和具有功率因数校正、不间断供电、输出电压快速调节等功能的Boost-Flyback变换器构成，可以将1种交流电压变换成所需要的输出直流电压。分析研究了这类变换器的3种工作模式(正常工作模式、后备工作模式、充电工作模式)、稳态原理特性、控制策略和关键电路参数设计准则，并给出了原理试验结果。这类变换器具有单级功率变换、不间断供电、网侧功率因数高、蓄电池与电网或负载高频电气隔离、输出电压调节速度快、体积重量小、成本低等优点。     

新颖的Buck-Boost高频环节AC/AC变换器

提出了Buck-Boost高频环节AC/AC变换器电路拓扑，该电路拓扑由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器构成。分析研究了该变换器工作模式和电压瞬时值反馈控制策略。理论分析和试验表明，该变换器具有两级功率变换(LFAC，HFAC，LFAC)、双向功率流、网侧电流波形可得到改善、负载适应能力强、音频噪音小等优点。     

新颖的双向电流源高频链DC—AC功率变换器

提出了一种新颖的双向电流源高频链ＤＣ－ＡＣ功率变换器的拓扑结构,并简要地阐述了其工作原理和控制方案。５０ｋＨｚ开关频率、２５０Ｗ／５０Ｈｚ输出的试验结果证明,双向电流源高频链ＤＣ－ＡＣ功率变换器具有拓扑结构简单,能双向传输功率,器件少,控制简单,动态响应好以及效率高等优点。     

电流源高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了基于反激F1yback变换器的电流源高频交流环节AC/AC变换器电路结构与拓扑族。该电路结构由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器以及输入、输出周波变换器构成，能够将一种不稳定畸变的交流电变换成问频率稳定的正弦交流电压；该电路拓扑族包括单四象限功率开关式、推挽式、半桥式、全桥式等四种电路。以单四象限功率开关式电路拓扑为例，分析研究了这类变换器工作模式、稳态原理与电压瞬时值反馈控制策略，给出了变换器的外特性曲线、关键电路参数设计准则。原理试验结果证实了这类变换器新概念的正确性与先进性。     

基于双管反激变换器的全桥式高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了以双管反激变换器为基础的全桥式高频交流环节AC／AC变换器拓扑。该拓扑由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器以及输入、输出滤波器构成，能够将不稳定劣质的交流电变换成同频率稳定的优质正弦交流电压。分析研究了这种变换器的工作模式、稳态原理特性与电压瞬时值反馈控制策略，给出了变换器的外特性曲线以及变换器内阻对外特性的影响、关键电路参数设计准则。理论分析与原理试验表明，这种变换器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换(LFAC／HFAC／LFAC)、双向功率流、网侧功率因数较高、负载适应能力强、音频噪音小、负载短路时可靠性高、适合于高压输入小功率变换场合等特点。     

A single‐stage LED streetlight driver with PFC and digital PWM dimming capability

This paper proposes a single‐stage light‐emitting diode (LED) driver that offers power‐factor correction and digital pulse–width modulation (PWM) dimming capability for streetlight applications. The presented LED streetlight driver integrates an alternating current–direct current (AC–DC) converter with coupled inductors and a half‐bridge‐type LLC DC–DC resonant converter into a single‐stage circuit topology. The sub‐circuit of the AC–DC converter with coupled inductors is designed to be operated in discontinuous‐conduction mode for achieving input‐current shaping. Zero‐voltage switching of two active power switches and zero‐current switching of two output‐rectifier diodes in the presented LED driver decrease the switching losses; thus, the circuit efficiency is increased. A prototype driver for powering a 144‐W‐rated LED streetlight module with input utility‐line voltages ranging from 100 to 120 V is implemented and tested. The proposed streetlight driver features cost‐effectiveness, high circuit efficiency, high power factor, low levels of input‐current harmonics, and a digital PWM dimming capability ranging from 20% to 100% output rated LED power, which is fulfilled by a micro‐controller. Satisfying experimental results, including dimming tests, verify the feasibility of the proposed LED streetlight driver. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Single-stage AC–AC power conversion for WECS

This paper investigates a novel single stage AC–AC power conversion, as an alternative to multistage AC–DC–AC power conversion topology, for interfacing the wind energy conversion system (WECS) to a grid as a distributed load system. A comprehensive dynamic model of proposed AC–AC converter is developed to satisfy all the functions of the converter. A new time switching pattern and a control mechanism are described to convert a variable frequency input power proportion to the wind power to a constant frequency output power for a distributed load system in a single unit. The converter control functions are adapted to control active and reactive powers injected into the distributed load system. Based on time-domain simulations in the MATLAB environment, a comparative study has been made of the dynamic behavior of wind turbine generation system with the proposed AC to AC converter and conventional AC–DC–AC converter. The study concludes that an AC–AC converter is technically a viable option to interface a wind turbine to a distributed load system or utility grid application. A prototype of the proposed converter is developed in the lab taking variable frequency input voltage and then converting it to a constant output frequency voltage. The performance of the converter has been found satisfactory.     

矩阵式变换器交-交直接变换控制分析

深入阐述了矩阵式变换器这一新型电源变换技术及其应用,特别是从等效交一直－交变换器的空间知量调制方法出发,寻求交－交直接变换控制规律和双空间矢量PWM调制技术,并按交－交直接变换控制方式实现了对矩阵式变换器建模和运行控制规律研究。仿真结果表明该直接变换控制具有优良的输入输出特性,证明了这一变换控制方法的正确性和可行性,更可将仿真中优化出的功率器件开关规律直接应用于矩阵式变换器的实际控制,为今后的实用化研究奠定了基础。     

基于电流解耦控制的三相电压型PWM整流系统分析与设计

建立了三相电压型PWM整流器电流控制数学模型,输入电流在静止坐标系下实现了固定开关频率的解耦控制.得到了系统交流侧滤波电感,直流侧电压值以及系统结构和控制器的设计方法.同时,分析了系统关键参数对交流电流谐波含量的影响.最后,设计了一台基于固定开关频率电流控制方案的三相电压型PWM整流装置样机.实验研究表明所设计的系统可以实现整流和逆变两种运行状态双向可逆,动态特性好,交流侧功率因数接近1,所提出的设计方法是可行的.