矩陣整流器的研究與實現(xiàn).pdf

1、整流器是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用最為廣泛的一類電力電子裝置。傳統(tǒng)整流器會在輸入側(cè)產(chǎn)生大量諧波污染電網(wǎng)，并降低電網(wǎng)的功率因數(shù);雙向PWM整流器雖然可以在一定程度上解決這些問題，但需要大容量的儲能元件，而且負載側(cè)無法實現(xiàn)四象限運行。
　　 鑒于以上問題，選擇一種矩陣整流器作為研究對象。這種整流器由交流-交流矩陣式變換器演化而來，性能優(yōu)良:輸入諧波含量低，具有單位功率因數(shù)，無需大容量的儲能元件且負載側(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)四象限運行。
　　

2、 首先，詳細闡述了矩陣整流器的研究意義，并對已有的研究成果進行了總結(jié)，尤其深入研究了矩陣整流器的四種非隔離拓撲結(jié)構(gòu)，并選用其中的單路直流輸出能量可回饋型作為本設(shè)計使用的拓撲結(jié)構(gòu)。
　　 隨后，推導(dǎo)了矩陣整流器的開關(guān)傳遞函數(shù)，從數(shù)學(xué)角度驗證了其合理性與科學(xué)性;對電流空間矢量調(diào)制(Space Vector Modulation，SVM)算法和雙電壓合成法兩種控制策略進行了分析，從合成原理和開關(guān)序列兩個角度論述了兩者的內(nèi)在統(tǒng)一性，通過

3、比較確定電流SVM算法更適合本設(shè)計;在傳統(tǒng)SVM算法的基礎(chǔ)上，加入了電壓前饋、輸入功率因數(shù)校正、共模電壓抑制和輸出電壓反饋等環(huán)節(jié)，對其進行了改進;闡述了安全換流方法對矩陣整流器運行的重要性，分析比較了四步換流法、兩步換流法和一步換流法的原理，最終選擇四步換流法作為本設(shè)計的換流方法。
　　 之后，利用MATLAB/Simulink組件建立了系統(tǒng)的仿真模型，針對改進型電流SVM算法的幾個環(huán)節(jié)，設(shè)計進行了抗電網(wǎng)畸變、輸入功率因數(shù)校正、

4、共模電壓抑制和輸出電壓跟隨給定等仿真實驗，并分析了輸入電流的諧波含量，對矩陣整流器的控制和運行性能進行了較完整的仿真研究。仿真結(jié)果驗證了理論分析的正確性。
　　 最后，使用TI公司出品的TMS320F2812型DSP和Xilinx公司出品的XC9572L型復(fù)雜可編程邏輯器件作為控制核心，設(shè)計了開關(guān)矩陣電路、濾波電路、采樣電路、保護電路和IGBT驅(qū)動電路，建立了矩陣整流器的硬件實驗平臺，并在該平臺上進行了與MATLAB仿真實驗一一