基于串聯(lián)型Z-源和五橋臂逆變級的雙級矩陣變換器研究.pdf

1、雙交流電機驅(qū)動系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩脈動小、系統(tǒng)可靠性高和直流母線電流諧波含量少等優(yōu)點，在電動汽車、城市軌道交通和航空航天等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)和電力電子器件的發(fā)展，雙交流電機驅(qū)動系統(tǒng)正朝著小型化、經(jīng)濟化和節(jié)能化的方向發(fā)展，因此對雙輸出功率變換器在空間體積、制造成本和可靠性等方面提出了更高的要求。雙級矩陣變換器(two-stage matrix converter, TSMC)作為一種新型的“綠色”功率變換器，由于具有功率密度高、

2、輸入輸出正弦和功率因數(shù)可控等諸多優(yōu)點，已經(jīng)受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。五橋臂逆變級TSMC(five-leg inverter stage TSMC, FLI-TSMC)是在TSMC基礎(chǔ)上衍生的一種新型雙輸出功率變換器拓?fù)?。與傳統(tǒng)五橋臂變換器相比，F(xiàn)LI-TSMC拓?fù)湎俗儞Q器的中間儲能元件，使電路的結(jié)構(gòu)更加緊湊、系統(tǒng)的穩(wěn)定性更高。但是該拓?fù)渚哂锌傋畲箅妷簜鬏敱葹?.866、輸出特性受輸入電壓影響大等缺陷而限制了其應(yīng)用范圍。本文將近年來

3、提出的串聯(lián)型 Z-源網(wǎng)絡(luò)引入到 FLI-TSMC拓?fù)渲?，利用串?lián) Z-源網(wǎng)絡(luò)特有的性質(zhì)，解決了 FLI-TSMC拓?fù)涞囊恍┕逃腥毕?，為雙輸出功率變換器的進一步發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。
　　本文將 Z-源網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)于 FLI-TSMC的整流級和逆變級之間，提出了一種串聯(lián)型 Z-源五橋臂逆變級雙級矩陣變換器(series Z-source five-leg inverter stage TSMC, SZS-FLI-TSMC)拓?fù)?，詳?xì)分析了

4、其工作原理和調(diào)制策略；針對直通矢量的插入方式和逆變級修正因數(shù)對系統(tǒng)的影響，本文提出了一種動態(tài) Z-源升壓系數(shù)的雙空間矢量調(diào)制策略，消除了死區(qū)換流時間，有效地提高了逆變級調(diào)制系數(shù)，減小了 Z-源電容電壓應(yīng)力；針對 Z-源網(wǎng)絡(luò)存在啟動沖擊電流大的問題，本文還提出了一種逆變級調(diào)制系數(shù)最優(yōu)的線性軟啟動控制方式，有效地減小了啟動沖擊電流。在MATLAB中搭建了SZS-FLI-TSMC開環(huán)系統(tǒng)仿真模型，通過仿真驗證了所提拓?fù)洹⒄{(diào)制策略和控制策略的可