矩陣變換器調(diào)制策略優(yōu)化及應(yīng)用分析.pdf

1、電力電子技術(shù)已成為柔性直流輸電、新能源并網(wǎng)，電能質(zhì)量治理等方面的關(guān)鍵技術(shù)。功率器件的飛速發(fā)展，促進了新型拓撲結(jié)構(gòu)電路及相應(yīng)控制算法、調(diào)制策略的深入研究，其中無直流環(huán)節(jié)交-交矩陣變換器因具備拓撲結(jié)構(gòu)簡潔、功率密度大、輸入功率因數(shù)可調(diào)、四象限運行等優(yōu)點，成為電力電子領(lǐng)域重要研究方向。本文圍繞矩陣變換器控制機理展開分析，對其間接空間矢量調(diào)制策略進行了深入研究:
　　矩陣變換器間接空間矢量調(diào)制算法通過“虛擬整流器”+“虛擬逆變器”相結(jié)合控

2、制模式進行綜合調(diào)制，傳統(tǒng)虛擬整流及虛擬逆變調(diào)制需對直接檢測信號進行復(fù)雜坐標(biāo)變換以獲取相應(yīng)控制量，調(diào)制過程涉及扇區(qū)判斷及大量三角函數(shù)運算?；谌呛瘮?shù)解析直接檢測信號關(guān)系，提出一種新型虛擬整流、虛擬逆變直接檢測信號扇區(qū)判斷及占空比計算方法。針對不對稱運行工況，推導(dǎo)了直接檢測信號的空間矢量調(diào)制系數(shù)前饋補償控制方法。與傳統(tǒng)間接空間矢量調(diào)制方法相比，該方法能省去α-β坐標(biāo)變換與極坐標(biāo)變換、簡化程序?qū)崿F(xiàn)流程。理論分析與實驗仿真驗證了所提出算法的正

3、確性。
　　間接空間調(diào)制占空比組合方式繁冗，運行工況復(fù)雜。在第一階段推出虛擬整流側(cè)SVPWM簡化算法的基礎(chǔ)上，提出虛擬逆變側(cè)無扇區(qū)空間矢量脈寬調(diào)制，建立非正交K-L120°坐標(biāo)系，無需扇區(qū)判斷直接求解虛擬逆變側(cè)三相橋臂開關(guān)占空比。通過新型占空比與傳統(tǒng)虛擬整流占空比區(qū)間結(jié)合，將常規(guī)矩陣式變換器虛擬整流+虛擬逆變調(diào)制算法扇區(qū)判斷的36種工況縮減至18種，簡化Matlab程序S函數(shù)編寫流程并提高計算實時性。
　　深入研究非正交K-

4、L120°坐標(biāo)系與傳統(tǒng)α-β90°坐標(biāo)系在解析扇區(qū)劃分和占空比計算上的內(nèi)在聯(lián)系，傳統(tǒng)算法在解決α-β90°坐標(biāo)系至扇區(qū)60°坐標(biāo)系分解時存在復(fù)雜三角函數(shù)關(guān)系，導(dǎo)致扇區(qū)劃分與占空比計算繁瑣，物理意義不明確?；诜钦籏-L120°坐標(biāo)系，通過詳細數(shù)理推導(dǎo)，提出一種物理意義明確，易于矩陣變換器實現(xiàn)的5段式空間矢量脈寬調(diào)制策略，進一步推導(dǎo)出適用于常規(guī)兩電平整流、逆變裝置的簡化7段式空間矢量脈寬調(diào)制策略。
　　利用Matlab軟件建立矩陣