矩阵变换器的研究

论文摘要

矩阵变换器具有功率因数可调，无中间直流环节，输出电压幅值、相位和频率可调等优点，已经成为近代功率变换研究的热点。本文介绍了矩阵变换器的数学基础、工作原理、电路组成和其它变换功能，重点讨论了控制策略和换流策略两项关键技术。控制策略中研究和比较了电压控制法和电流控制法，其中电压控制法里主要列举出了Venturini控制法、双电压合成法、陈氏合成法和空间矢量法；而电流控制法里主要列举出了滞环电流法和预测电流法。在论述这些控制策略的同时，对几种主要的控制法进行了优缺点的比较。换流策略中主要研究和比较了半软化四步换流法和半软化两步换流法。在比较各种控制策略的基础上选取了优化调至矩阵法和间接空间矢量法来建立两个仿真模型，在Matlab软件中编程实现了主要控制模块的功能，仿真结果证明了矩阵变换器良好的变压变频能力。最后使用Verilog HDL硬件编程语言在Max+plusⅡ软件平台下实现了半软化四步换流策略，仿真波形很好的验证了换流电路设计的正确性。本文立论研究的目的是对矩阵式变换器基本原理、控制策略、换流策略等基本问题进行探索性研究工作。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，为课题的进一步的深入研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 矩阵变换器的研究意义
• 1.3 矩阵变换器的发展与现状
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第2章 矩阵变换器的原理
• 2.1 矩阵变换器主电路拓扑
• 2.2 矩阵变换器基本工作原理
• 2.3 矩阵变换器各部分结构
• 2.3.1 开关电路
• 2.3.2 滤波电路
• 2.3.3 保护电路
• 2.4 矩阵变换器其它变换功能
• 2.4.1 三相-单相矩阵变换器
• 2.4.2 单相-单相矩阵变换器
• 2.4.3 单相-三相矩阵变换器
• 第3章 矩阵变换器关键技术的研究
• 3.1 控制策略的研究
• 3.1.1 电压控制法
• 3.1.1.1 Venturini控制法
• 3.1.1.2 优化的调制矩阵法
• 3.1.1.3 陈氏合成法
• 3.1.1.4 瞬时双电压法
• 3.1.1.5 空间矢量法
• 3.1.1.6 几种电压控制法的比较
• 3.1.2 电流控制法
• 3.1.2.1 基本滞环电流法
• 3.1.2.2 正弦环宽滞环电流法
• 3.1.2.3 预测电流法
• 3.1.3 控制策略总结与展望
• 3.2 换流策略的研究
• 3.2.1 换流问题的提出
• 3.2.2 换流策略综述
• 3.2.3 换流策略的比较
• 第4章 矩阵变换器的仿真研究
• 4.1 基于 Matlab7.0的控制策略仿真
• 4.2 优化的调制矩阵法仿真
• 4.2.1 模块介绍
• 4.2.2 仿真结果
• 4.2.2.1 变频功能的验证
• 4.2.2.2 变压功能的验证
• 4.2.2.3 抗干扰性能的验证
• 4.2.2.4 频谱图分析
• 4.2.2.5 仿真结论
• 4.3 间接空间矢量法仿真
• 4.3.1 过程分析
• 4.3.2 模块介绍
• 4.3.3 仿真结果
• 4.3.3.1 变频功能的验证
• 4.3.3.2 变压功能的验证
• 4.2.2.3 抗干扰性能的验证
• 4.3.3.4 频谱图分析
• 4.3.3.5 仿真结论
• 4.4 仿真小结
• 第5章 矩阵变换器换流技术的实现
• 5.1 原理分析
• 5.2 换流实现
• 5.2.1 硬件基础
• 5.2.2 软件基础
• 5.2.3 仿真实验
• 5.3 与换流有关的两个问题
• 结论
• 1 研究总结
• 2 预测展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 攻读硕士学位期间发表的论文