矩阵变换器的模糊控制策略研究

论文摘要

矩阵变换器是一种直接频率转换装置,输入电压的任何扰动都要影响其输出波形的质量。同时由于输出滤波器内阻抗的压降,负载的扰动也对矩阵变换器输出电压波形产生影响。另外,由于受器件性能、计算误差或随机扰动等影响,在矩阵变换器的输出电压中也会产生谐波分量。因此,对矩阵变换器输出电压的闭环控制策略研究具有重要意义。本文介绍了矩阵式变换器的理论基础,从矩阵式变换器的变换矩阵出发,对矩阵变换器的电路进行拓扑,即应用交—直—交等效变换的方法把矩阵变换器变为整流级和逆变级两部分,推导了矩阵式变换器和等效交—直—交变换器的开关函数和变换矩阵,得出了矩阵式变换器和等效交—直—交变换器功率开关函数间的对应关系。论文介绍了矩阵变换器的拓扑结构、双空间矢量调制策略及其零电流换流策略。为了提高矩阵变换器对电网电压突变、负载变化等基波扰动的鲁棒性,提出了一种模糊控制矩阵变换器闭环控制策略,该方法将输出线电压进行三相静止abc坐标到两相旋转dq坐标的变换（abc-dq）得到dq坐标系下的直流量,利用模糊控制对输出给定电压d,q分量进行跟踪控制。它避开了建立复杂系统数学模型的问题。通过人工控制经验,应用模糊理论和计算机控制技术,能克服被控对象参数发生变化或各种非线性不确定扰动对系统性能产生的影响,具有较好的鲁棒性和动静态性能。论文用S函数及Simulink模块分别建立了基于经典PI的矩阵变换器闭环控制系统模型和基于模糊控制的矩阵变换闭环控制系统模型,仿真结果验证了所提控制策略的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 电气传动的发展概况
• 1.2 常规电力变换器
• 1.3 矩阵变换器
• 1.3.1 矩阵式变换器的基本结构
• 1.3.2 矩阵式变换器的国内外研究现状
• 1.4 矩阵变换器输出电压控制策略的研究现状
• 1.5 智能控制技术在电力电子变换器中的应用
• 1.6 基于模糊控制的矩阵变换器输出电压闭环控制
• 1.7 本课题的研究意义及研究内容
• 1.7.1 研究意义
• 1.7.2 研究内容
• 第2章 矩阵变换器的拓扑结构和调制策略
• 2.1 选择矩阵式变换器的调制策略
• 2.2 矩阵式变换器的交－直－交等效变换
• 2.3 矩阵式变换器空间矢量调制
• 2.3.1 等效的交—直—交结构的空间矢量调制
• 2.3.2 矩阵式变换器的交—交直接变换控制策略
• 2.3.3 改进的矩阵变换器调制策略
• 2.4 矩阵式变换器的双向开关换流策略
• 2.5 本章小节
• 第3章 矩阵变换器的模糊控制策略研究
• 3.1 基于DQ 变换的矩阵变换闭环控制原理
• 3.2 模糊控制
• 3.2.1 模糊控制的基本原理
• 3.2.2 模糊控制器
• 3.2.3 模糊控制器的结构
• 3.3 模糊控制在矩阵变频器闭环控制系统中的应用
• 3.4 模糊控制器的设计
• 3.4.1 模糊控制器的设计隶属函数的确定
• 3.4.2 模糊控制规则的生成及控制算法
• 3.5 本章小结
• 第4章 仿真研究
• 4.1 仿真平台
• 4.2 系统仿真模型
• 4.2.1 主电路
• 4.2.2 闭环反馈环节
• 4.2.3 测量环节
• 4.3 仿真与分析
• 4.4 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 附录（攻读学位期间发表的论文）
• 致谢