Z源矩阵式变换器研究

论文摘要

矩阵式变换器（MC）作为一种通用电源变换装置,无中间直流环节,可以直接实现交-交变换：输出频率和输出电压可独立调节,实现变压变频；能量可双向传递,动态响应快,没有谐波污染。矩阵式变换器在电力电子领域具有良好的应用前景,已成为电力变换器中的研究热点。但是它还有一些不足之处,例如电压传输比低、可靠性低等。研究一种新型的交-交矩阵式变换器,克服传统交-交矩阵式变换器的缺陷非常必要,本论文所研究的Z源矩阵式变换器就是基于这种背景而提出的。将Z源网络应用到传统的交-交矩阵式变换器中,不但克服了传统交-交矩阵式变换器本身固有的不足和缺陷,而且还具有低谐波、低损耗、高效率等优点。本论文提出了一种新颖的矩阵式变换器—Z源矩阵式变换器。它可分为两类：电压型Z源矩阵式变换器和电流型Z源矩阵式变换器。这种变换器利用加入Z源网络,既可升压又可降压,在本论文中利用其升压功能,从而提高了电压传输比；而且,它允许同一桥臂上的开关器件同时导通或者同时断开,从而提高了可靠性。本论文主要研究了电压型Z源矩阵式变换器,分别对单相和三相Z源矩阵式变换器的拓扑结构、工作原理、控制策略、换流策略等进行了研究。通过采用合适的控制策略,三相Z源矩阵式变换器可以在输入电压不对称的情况下,输出对称的电压,因而具有优良的特性。为了验证其可行性和合理性,用Saber和MATLAB软件进行了仿真验证,给出了输出频率为20Hz、50Hz、100Hz时的仿真结果。论文最后对全文工作进行了总结,并对后续工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 矩阵式变换器的发展历史与研究现状
• 1.3 本文的研究背景与主要内容
• 1.4 Z源矩阵式变换器
• 2 单相电压型Z源矩阵式变换器
• 2.1 单相电压型Z源矩阵式变换器的电路拓扑结构
• 2.2 单相电压型Z源矩阵式变换器的工作原理
• 2.3 单相电压型Z源矩阵式变换器的控制策略
• 2.4 单相电压型Z源矩阵式变换器的换流策略
• 3 单相电压型Z源矩阵式变换器的参数设计和仿真
• 3.1 Z源网络设计
• 3.2 Saber仿真软件
• 3.3 理想开关条件下的Saber电路仿真
• 4 三相电压型Z源矩阵式变换器
• 4.1 三相电压型Z源矩阵式变换器的拓扑结构
• 4.2 三相电压型Z源矩阵式变换器的数学模型
• 4.3 三相电压型Z源矩阵式变换器的控制策略
• 5 三相电压型Z源矩阵式变换器的建模和仿真
• 5.1 三相电压型Z源矩阵式变换器系统建模
• 5.2 三相电压型Z源矩阵式变换器性能仿真
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 硕士学位期间发表的论文
• 参考文献