论文题目: 矩阵式变换器的空间矢量调制及其应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电机与电器
作者: 黄科元
导师: 贺益康
关键词: 矩阵式变换器,空间矢量调制,交直交等效变换,双向开关,四步换流,功率因数补偿,交流励磁,无功功率
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 矩阵式变换器是一种先进拓扑结构的“全硅”功率变换器,它允许频率单级变换,无需大容量的贮能元件,而且输入电流、输出电压正弦,输入功率因数可达到0.99以上并可自由调节,能量可双向流动。 本文采用了计算机仿真与实验结合的方法,深入研究了矩阵式变换器的交-直-交等效变换PWM调制策略及其在传动系统和交流励磁系统中的应用。 本文首先从等效交-直-交变换的空间矢量调制方法出发,深入分析了矩阵式变换器的变换关系,推导出了交-交直接变换控制规律和双空间矢量PWM调制技术;在基本调制方法的基础上,分析了对称调制、减小开关损耗的调制策略,并进行了对比,然后提出一种便于数字实现的通用方法。然后构建了矩阵式变换器的主电路和控制系统,分析了双向开关的构成和四步换流方案及其对输入输出性能的影响,并提出一种换流补偿方法;详细讨论了输入滤波器的设计原则和负载特性对输入输出的影响,并提出了一种带输入功率因数补偿的方案。针矩阵式变换器电压传输比偏小的特点,设计了矩阵式变换器用于常规异步电机的V/f控制方案;首次将其应用于交流励磁系统,避开了电压传输比的限制,并充分发挥其输入输出特性好、能量双向流动的特点,仿真和实验表明矩阵式变换器是适合于交流励磁的理想电源。结合实验和仿真,本文对矩阵式变换器的无功传递和功率双向流原理和控制等问题进行了探讨,指出无功功率实质上是一种能量的流动而不是消耗,因此可以通过开关高频分量在三相电路内部交换,而能量的双向流动是双向开关的自然特性,双向开关为能量流动提供了回路。 本文的研究重点放在矩阵式交—交变换器的实现方式和应用方式研究上,通过理论分析、计算机仿真和实验验证得出了一些有意义的经验和结论,为矩阵式变换器进一步的实用化研究提供了一定的技术基础。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 概述
1.1.1 常规功率变换器特点和存在的缺陷
1.1.2 理想的变频电源
1.1.3 矩阵式变换器的研究意义
1.2 矩阵式变换器的结构及基本原理
1.2.1 矩阵式变换器的结构
1.2.2 矩阵式变换器的基本控制原理
1.3 矩阵式变换器国内外的研究现状
1.4 矩阵式变换器仿真模型和实验平台的建立
1.4.1 基于Matlab电气系统模块库的仿真模型
1.4.2 实验平台的建立
1.5 选题的研究背景和本文完成的工作
1.5.1 本文的选题背景
1.5.2 本文完成的主要工作
第二章 矩阵式变换器的空间矢量调制
2.1 矩阵式变换器双空间矢量调制原理
2.1.1 矩阵式变换器的交-直-交等效变换
2.1.2 等效交-直-交结构的空间矢量调制
2.1.3 矩阵式变换器的交-交直接变换控制策略
2.1.4 仿真和实验
2.2 改进的矩阵式变换器调制策略
2.2.1 降低开关损耗的优化调制策略
2.2.2 优化的整体对称调制策略
2.2.3 仿真和实验结果对比分析
2.3 一种高效的矩阵式变换器PWM数字实现方法
2.4 本章小结
第三章 矩阵式变换器的主电路系统的设计
3.1 矩阵式变换器双向开关的实现与四步半软换流
3.1.1 双向开关的构成
3.1.2 双向开关的四步换流控制策略
3.1.3 基于CPLD的双向开关四步换流实现
3.1.4 四步换流对输出性能的影响及其补偿
3.1.5 双向开关的吸收与保护电路
3.2 矩阵式变换器的输入滤波器设计
3.2.1 输入LC滤波器设计
3.2.2 输入滤波器的相移补偿
3.3 本章小结
第四章 矩阵式变换器在交流传动与交流励磁发电中的应用研究
4.1 矩阵式变换器供电的变频调速系统
4.1.1 异步电机变频调速用矩阵式变换器控制系统
4.1.2 矩阵式变换器的V／f控制方案
4.2 矩阵式变换器在交流励磁发电中的应用
4.2.1 交流励磁发电机的定子磁场定向矢量控制策略
4.2.2 矩阵式变换器交流励磁发电系统的实验研究
4.3 本章小结
第五章 矩阵式变换器无功功率传递与功率双向流探讨
5.1 矩阵式变换器的无功功率控制
5.1.1 矩阵式变换器的无功功率传递原理
5.1.2 矩阵式变换器的输入无功功率控制
5.2 矩阵式变换器的能量回馈
5.3 本章小结
第六章 结束语
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2005-07-14
参考文献
- [1].三相交—交矩阵式变换器及其在电气传动中应用的研究[D]. 朱贤龙.上海大学2000
- [2].矩阵式三相交流—直流变换器的研究[D]. 蔡文.上海大学2009
- [3].间接矩阵式电力变换器扩频调制技术研究[D]. 齐琛.大连理工大学2014
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