一种改进的矩阵变换器双电压合成控制策略

在低电压输出时,传统双电压合成控制策略将产生大量窄脉冲,从而引起换流失败及输出波形畸变.针对这种情况,在分析传统的矩阵变换器双电压合成控制策略的特点及窄脉冲引起的换流失败机理后,提出了一种改进的双电压合成控制策略.采用在一个采样周期内,期望输出线电压由一中间输入线电压和一最小输入线电压合成策略,在低电压输出时窄脉冲的数量大约减少80%.改进策略减少了因PWM脉宽小于开关换流所需时间而弓I起的电压误差,使输出电压和输入电流的谐波减少,进而改善了矩阵变换器低电压输出时的控制性能.通过仿真和实验验证了所提出的矩阵变换器改进双电压合成控制的正确性和有效性.     

矩阵变换器与双PWM变换器的比较研究

分析了矩阵变换器的虚拟交-直-交调制策略,并与电压型双PWM变换器进行了比较,对二者的主要性能指标进行了综合评价,得出矩阵变换器的虚拟交-直-交调制的实质就是电压型双PWM交-直-交变换器的综合协调控制目标一体化实现的结论。矩阵变换器的发展方向为实现模块化、集成化,与电机实现集成,形成机电一体化、集成化的新型电机控制系统体系结构。     

双电压合成矩阵变换器闭环控制的研究

该文提出了一种基于双电压合成矩阵变换器的闭环控制方法。该方法根据矩阵变换器的实际输出电压与期望输出电压的偏差，计算电压的实际占空比与理想占空比的偏差，并将此偏差作为负反馈加到下一采样周期的占空比中，从而实现系统的闭环控制。文中详细阐述了闭环控制系统的基本原理及实现策略。利用该文提出的闭环控制方法，可保证矩阵变换器的输出电压很好地跟随给定的期望电压，并可有效地抑制矩阵变换器输出电压及输入电波形的畸变。仿真结果表明：采用闭环控制，对于抑制因输入电压畸变或器件性能不理想等因素而导致的矩阵变换器输出电压及输出电流波形的畸变，具有明显效果。     

数字控制高频变换器的新颖PWM方法

数字化PWM调制在高频应用中存在精度受限制的问题。该文提出一种新的PWM技术－双调制PWM,结合高频和低频的优势,解决了数字化PWM中高频与精度之间的矛盾,使数字化PWM可用于高频,高精度电能变换器之中,理论分析,仿真和实验结果均论证了这一方法的优越性。     

一种优化的抑制矩阵变换器共模电压控制策略

分析了共模电压和过电压脉冲的产生机理,针对输出线电压上的过电压脉冲问题对矩阵变换器(MC)传统的减少共模电压的调制策略进行了优化,通过调整4个有效矢量的占空比实现减少共模电压的同时也有效消除输出线电压上过电压脉冲。实验验证了优化后的空间矢量控制策略的有效性和可行性。     

可有效降低共模电压的矩阵变换器调制方法研究

矩阵变换器以其诸多理想特性受到越来越多的关注.而PWM调制技术的应用不可避免地会产生高频共模电压,对电气设备的运行会产生相当大的危害.分析了矩阵变换器共模电压产生的机理,基于双电压合成策略,提出了一种可有效降低矩阵变换器共模电压最大值的优化方法.该方法通过调整零输出电压组合所对应的输入相电压,可将共模电压的最大值从输入相电压幅值降低为原来的0.577倍,同时保持输出电压和输入电流的局部平均值不受影响.并通过调整开关顺序,使一个开关周期内的换流次数保持8次不变.仿真结果验证了结论的正确性.     

矩阵变换器的谐波注入PWM控制策略

在矩阵变换器间接变换法等效的交直和直交2个虚拟的环节上,分别采用不控整流和谐波注入PWM(HIPWM)2种简单易实现的调制方式。在三相输入电压是对称或非对称的情况下,虚拟整流环节输出的是直流波动电压,为消除此直流波动电压对虚拟逆变环节HIPWM输出的电压波形的影响,利用开关函数概念推导了对HIPWM的调制波进行补偿的补偿函数,此控制策略的硬件实现电路非常简单。应用MATLAB/Simulink进行了仿真,仿真结果表明:应用HIPWM控制策略,矩阵变换器的电压增益能够达到理论最大值0.866,输出电压中不含低次谐波,验证了所提控制算法的正确性和有效性。     

一种新颖的双桥矩阵变换器控制策略

矩阵变换器是一种AC/AC变换器,它具有正弦输入电流、正弦输出电压、能量双向流动及体积小的优点,但存在着控制方法复杂,开关器件和保护元器件太多的问题.近年来提出的双桥矩阵变换器具有矩阵变换器的优点,同时其控制方法更简单,所用开关元件数目更少.论述了双桥矩阵变换器的原理,讨论了变换器的PWM控制策略以及基于线电压符号的换流方法,提出了整流级、逆变级单独控制,整流级开关频率为10kHz、逆变级开关频率为2kHz的新颖双桥矩阵变换器方案,给出了仿真和实验结果.     

双电压合成矩阵变换器特性与电压扇区的关系分析

在双电压合成矩阵变换器中,需要将每个周期内的输入、输出电压划分成若干扇区。根据不同的划分方法,扇区的形状可以是S形或X形。首先对双电压合成方程的一般形式占空比的计算方法进行了改进。然后研究了输入、输出电压扇区形状的四种组合即{X,X}、{X,S}、{S,X}、{S,S}。针对每一种组合研究了矩阵变换器特性与相应扇区组合的关系。这些特性包括“原点开关”的存在性、最大电压增益及输入电流波形。通过分析比较得出,最佳输入、输出电压扇区组合是{S,X}。这种组合存在“原点开关”。便于实现,能够同时获得最大的电压增益和对称的正弦输入电流,功率因数可以达到1。通过仿真分析验证了结论的正确性。     

矩阵变换器实验分析及换流策略的改进研究

通过对矩阵变换器(Matrix Converter,简称MC)进行不同电压和频率的实验,验证了理论研究得出的主要结论:MC因没有续流路径而导致换流问题,以及采用双电压合成策略时,因换流步长固定而导致波形失真较严重的问题.分析了双电压合成策略;指出了传统四步换流方法存在的不足,以及电流大小对IGBT开关速度的影响;提出了一种变换流时间的改进四步换流法.通过实验验证了改进的MC换流策略的有效性和可靠性.     

采用空间矢量脉宽调制的高频母线矩阵变换器

针对普通双级式矩阵变换器电压传输比偏低的问题,提出在高频母线矩阵变换器中采用空间矢量脉宽调制的方法,提高电压传输比;同时针对高频母线矩阵变换器直流母线电压波动较大的问题,提出一种补偿控制算法补偿电压波动,减小其对输出造成的影响。通过Matlab/Simulink建立系统仿真模型,仿真结果验证了高频直流母线矩阵变换器理论的正确性以及补偿算法的有效性。     

矩阵变换器两种调制策略的比较与分析

对矩阵变换器的两种调制策略进行了分析比较,证明了两者占空比之间的相等关系,指出双电压调制法只是零矢量中置空间矢量调制法调换导通次序的另一种形式。两种调制法均能实现在输入电压不平衡时的控制,且占空比计算都较为简单,但是采用空间矢量调制法可以完全消除窄脉冲,且能够较为方便地进行电压补偿操作。分析了两种方法对开关损耗的影响。由于空间矢量调制法为了消除窄脉冲、提高输出波形质量,在换流时的输出电压在大压差之间反复变化,造成了开关损耗大大上升,而双电压调制法在选通输入电压时均是按电压高低依次排列,因此双电压调制法的开关损耗较小。故在选择消除窄脉冲和降低开关损耗之间,必须折衷考虑具体选择哪种调制顺序,也可以交替使用,兼有两者的优点。     

矩阵变换器双电压合成策略的非线性补偿法

为减少矩阵变换器因换流的延时、开关管的导通压降对输入、输出性能的影响,基于双电压合成调制策略,对四步换流的死区效应、管压降形成的机理进行了定量分析,得出了一种非线性补偿方法。该方法根据双电压合成策略由输入电压瞬时值合成输出电压的特点,将管压降产生的电压误差考虑到理想参考输出电压中得到新的参考输出电压,补偿因换流的延时引起输出电压误差所需的调制时间,并在dSPACE硬件实时仿真平台进行了实验验证。结果表明,该非线性补偿方法不仅不需增加硬件及复杂的软件,简单易行,且减少了输出电流的谐波,改善了矩阵变换器的输出性能。     

基于虚拟电网磁链定向的电压型PWM变换器研究

为了简化电压型PWM变换器采样电路的复杂程度,提高其抗扰动性能及降低成本,研究了一种基于虚拟电网磁链定向的电压型PWM变换器网侧无电网电压传感器控制策略,给出了一种虚拟磁链观测器误差补偿方法。仿真结果表明系统有很好的控制性能,给出的误差补偿方法可以很好地解决虚拟磁链定向时的稳态误差问题。     

空间矢量调制矩阵变换器共模电压的抑制

针对共模电压对变频器驱动感应电动机系统的影响,分析了电动机端共模电压产生的机理和漏电流产生的原因。采用中间值零矢量对称交替调制技术,提出了一种抑制共模电压的控制策略,该策略削减了与输入相电压峰值相对应的最大共模电压,并使共模电压最大值降低33．37％,在一定程度上消除了矩阵变换器输出共模电压的负面效应。仿真结果验证了共模电压抑制策略的正确性和有效性。     

一种改进的ZVZCS全桥PWM变换器

针对当前零电压、零电流全桥DC/DC变换器需要在辅助电路中增加有源或有损器件及二次侧整流二极管电压应力增大的问题,提出一种改进的电路拓扑结构并对工作过程进行了分析。电路超前臂零电压工作的实现方法与其他传统电路相同,采用外加辅助电容实现;滞后臂的零电流工作条件由2个二极管和1个电容构成的辅助电路实现。辅助电路中不含有源、有损器件,不会增加电路的额外损耗,相比其他拓扑结构,具有更高效率。由于与变压器二次侧抽头并联的钳位电容数值较大,将变压器副边的电压钳位,所以不会增加二次侧的整流管的电压应力。仿真结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。     

Unity-power-factor PWM converter with DC ripple compensation

The generation of harmonics and their subsequent propagation into power lines is a topic of increasing concern to power-supply authorities. To prevent obstacles in the power system, a unity-power-factor PWM converter will be applied at ac-dc power conversion plants. However, the PWM converter, especially at single-phase circuit, has some serious defects, including low-frequency ripple current that flows into the dc line and gives rise to a low-frequency ripple voltage that appears on the dc output. In usual cases, it is necessary to connect a very large capacitor or a passive L-C resonant circuit to the dc line for reduction of low-frequency ripple voltage. However, when batteries are connected to the dc output, most of the dc ripple current flows into the battery even if the above circuits are used, because the impedance of the battery is very low compared to that of the circuits. The low-frequency ripple current causes power loss on the battery and the temperature rises. It is well known that the life of a battery is deeply influenced by the temperature. The ripple current, therefore, should be reduced as low as possible. To accomplish reduction of the low-frequency ripple current, a novel topology for the PWM rectifier is presented in this paper. The main circuit is constituted by adding only a pair of switching devices to the conventional PWM converter circuit. With a simple control technique, the ripple energy on the dc line is converted into stored energy on the input ac capacitors through additional switches. The theoretical characteristics are obtained by using the state-space averaging method. The effect of ripple reduction is confirmed by experiments using a breadboard setup. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 123(1): 51–62, 1998