论文题目: 交—交矩阵变换器控制策略及提高电压传输比研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械电子工程
作者: 郭有贵
导师: 喻寿益,朱建林
关键词: 矩阵变换器,调制策略,硬件设计,新型调制策略,电压传输比,仿真实验
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文以“交-交矩阵变换器控制策略及提高电压传输比研究”为主题,研究了矩阵变换器的基本原理、优点及空间矢量调制策略的可行性;分析了双电压合成控制策略的特点、基本算法与规律;研制了基于DSP的样机系统,开发了基于空间矢量调制策略的矩阵变换器控制软件;建立了矩阵变换器的等效电路模型;提出了提高电压传输比的新型调制策略。主要内容如下: 从矩阵变换器的工作原理出发,推导出电压传输比的公式,指出在常规调制情况下,最大为0.866;使用MATLAB/SIMULINK建立了矩阵变换器的两种仿真模型:简化仿真模型和复杂仿真模型。简化仿真模型将双向开关视为理想开关,仿真速度较快,用来验证控制算法的合理性;复杂仿真模型设计了四步换流策略,考虑了实际开关器件的特性,基本上和实际系统一致,可模拟实际的矩阵变换器工作。 对双电压控制策略进行了详细的分析;在分析合成输出线电压和输入线电流局部平均值的基础上,得出了相应的定理和推论,并深入分析了该调制策略对输出线电压的自动调整规律;根据原点开关的概念,对算法进行了简化;最后应用MATLAB语言建立了仿真模型,分四种情况进行了仿真研究,验证了该调制策略的可行性和自动调节性;进一步针对输入电源异常的各种情况进行了仿真研究,得出了输入电源异常对输入线电流影响的规律,基于输入电压对输入电流的影响,提出了在输入端采取滤波措施来抑制谐波的方法。 利用VHDL语言对矩阵变换器的四步换流技术进行了程序设计,借助MAXPLUS Ⅱ 10.2集成开发环境和MAX7000进行了程序测试,仿真验证了四步换流的正确性;阐述了矩阵变换器的硬件设计过程;按照空间矢量调制算法,应用DSP2000汇编语言开发了控制软件,再配合可编程逻辑器件成功地将四步换流策略应用于矩阵变换器的换流过程;给出了矩阵变换器的控制系统框图;实验验证了软件设计的有效性和空间矢量调制策略的可行性及硬件制作方案的正确性,为今后扩充硬件电路和软件功能打下了良好的基础。 把三相-三相矩阵变换器分成五个部分,基于Venturini直接变换法分别应用PARK变换技术求出相应的等效电路,然后综合成矩阵变换器线性定常电路模型;运用线性系统的分析方法得出输入功率因数、输出电压增益、输入电流、输入有功功率、无功功率的数学模型;
论文目录:
第一章 绪论
1.1 交-交矩阵变换器的研究目的与意义
1.2 交-交矩阵变换器的研究现状
1.2.1 交-交矩阵变换器研究概况与特点
1.2.2 交-交矩阵变换器的国外研究状况
1.2.3 交-交矩阵变换器的国内研究状况
1.2.4 交-交矩阵变换器的电压传输比研究现状与意义
1.3 论文的研究内容与结构
第二章 基于空间矢量调制的交-交矩阵变换器建模与仿真
2.1 交-交矩阵变换器概述
2.1.1 交-交矩阵变换器的拓扑结构
2.1.2 等效交-直-交变换及其电压传输比
2.2 交-交矩阵变换器的空间矢量调制
2.2.1 直-交变换器的空间矢量调制
2.2.2 交-直变换器的空间矢量调制
2.2.3 交-交变换器的空间矢量调制
2.3 交-交矩阵变换器四步换流
2.4 交-交矩阵变换器系统构成与功能框图
2.5 基于SIMULINK的交-交矩阵变换器仿真建模
2.5.1 建模工具的选用
2.5.2 仿真模型和实际系统的相似性
2.5.3 简化仿真模型的建立
2.5.4 仿真实例
2.5.5 复杂仿真模型的建立
2.6 小结
第三章 交-交矩阵变换器双电压控制策略
3.1 概述
3.2 矩阵变换器的双电压控制原理
3.2.1 电压扇区的划分
3.2.2 输出线电压局部平均值的合成
3.2.3 输入线电流局部平均值的合成
3.2.4 有关定理与推论
3.3 输出线电压的开关PWM过程
3.4 仿真分析
3.5 小结
第四章 交-交矩阵变换器的实验装置研制
4.1 交-交矩阵变换器的基本工作原理
4.2 系统的硬件
4.3 四步换流的实现
4.3.1 四步换流的芯片与控制原理
4.3.2 四步换流的仿真实现
4.3.3 与换流有关的两个问题
4.4 系统的软件设计
4.5 实验
4.6 小结
第五章 交-交矩阵变换器等效电路研究
5.1 概述
5.2 交-交矩阵变换器PARK变换分析
5.3 分析总的等效电路图
5.4 实例仿真研究
5.5 小结
第六章 提高电压传输比的调制策略研究
6.1 概述
6.2 空间矢量新型调制策略Ⅰ
6.2.1 AC-DC的输入电流空间矢量调制
6.2.2 DC-AC输出电压空间矢量过调制模式Ⅰ
6.2.3 交-交变换器及其电压传输比
6.2.4 仿真实验
6.3 空间矢量新型调制策略Ⅱ
6.3.1 输出电压空间矢量过调制模式Ⅱ
6.3.2 仿真实验
6.4 空间矢量新型调制策略Ⅲ
6.4.1 AC-DC输入电流空间矢量过调制模式Ⅰ
6.4.2 交-交变换器及其电压传输比
6.4.3 仿真实验
6.5 小结
第七章 总结与创新
7.1 总结
7.2 主要创新点
7.3 展望
参考文献
附录
致谢
发布时间: 2006-03-28
参考文献
- [1].宽变频输入条件下双级矩阵变换器的若干关键技术研究[D]. 秦显慧.南京航空航天大学2016
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- [3].矩阵变换器供电的交流励磁风力发电系统研究[D]. 汤宁平.福州大学2005
- [4].矩阵变换器—异步电动机高性能调速系统控制策略研究[D]. 粟梅.中南大学2005
- [5].基于矩阵变换器的永磁同步电机矢量控制系统[D]. 葛红娟.南京航空航天大学2006
- [6].双级矩阵变换器及其控制策略研究[D]. 邓文浪.中南大学2007
- [7].矩阵变换器及其电机驱动控制系统关键技术研究[D]. 郭前岗.西北工业大学2007
- [8].对矩阵变换器若干问题的研究[D]. 曾雨竹.浙江大学2007
- [9].矩阵变换器调制策略优化及应用分析[D]. 唐酿.华北电力大学2013
- [10].Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器研究[D]. 刘硕.北京交通大学2014
相关论文
- [1].矩阵变换器若干关键问题研究[D]. 孙尧.中南大学2010