输入不对称条件下矩阵变换器双电压控制策略的研究

论文摘要

交-交矩阵变换器被人们誉为“绿色”变换器,在电力电子领域蕴藏着良好的应用前景。目前,大多学者在对称输入电压情况下对矩阵变换器开展研究,其研究结果与实际应用会有些差距。因此,结合实际情况分析非对称输入电压对矩阵变换器影响的研究更具实际意义。本文详细介绍了三相交-交矩阵变换器双电压控制的基本原理,在输入电压不对称情况下,对矩阵变换器输出电压和输入电流的影响进行了分析。为得到对称的输出电压和较好的输入电流,对其控制策略进行了改进,推导出输入电压不对称时矩阵变换器的双电压控制表达式。针对输入电压不对称情况下矩阵变换器双电压控制策略,构建了矩阵变换器双电压控制策略及其改进控制方法的MATLAB软件系统仿真模型,并对两种模型分别进行了仿真分析。仿真结果表明,在输入电压不对称情况下未改进的双电压控制策略具有输出电压对输入电压自适应特性,改进后的双电压控制策略在输入电压不对称情况下不但能得到对称的三相输出电压,而且能得到较好的输入电流。本文研制了基于双电压控制策略的矩阵变换器原理样机,对DSP和CPLD相关程序进行设计,并对上述理论进行实验验证。实验给出了输入电压不对称情况下双电压控制策略特性以及改进的双电压控制策略实验波形,并进行了相应分析。实验结果进一步验证了该控制策略在输入电压不对称的情况下MC所具有的优良特性,以及改进控制策略方法的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 不对称输入电压情况下的矩阵变换器研究现状与意义
• 1.3 本文的主要内容和意义
• 1.3.1 本文的主要内容
• 1.3.2 本文的意义
• 第二章 输入电压不对称时矩阵变换器的双电压控制策略
• 2.1 双电压控制策略原理
• 2.1.1 双电压控制策略
• 2.1.2 输出电压的开关PWM 合成过程
• 2.1.3 输入电流的开关PWM 合成过程
• 2.1.4 开关状态及控制函数
• 2.2 输入电压不对称时双电压控制策略对矩阵变换器的影响
• 2.2.1 对输出电压的影响
• 2.2.2 对输入电流的影响
• 2.3 输入电压不对称时双电压控制策略的改进
• 2.4 本章小结
• 第三章 输入电压不对称情况下MC 建模与仿真
• 3.1 矩阵变换器双电压控制系统建模
• 3.1.1 系统主电路模块建模
• 3.1.2 控制系统子模块建模
• 3.2 输入电压不对称情况下MC 双电压控制策略仿真分析
• 3.2.1 双电压控制策略MC 性能仿真分析
• 3.2.2 改进的双电压控制策略MC 性能仿真分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于双电压控制原理的矩阵变换器系统实现
• 4.1 矩阵变换器系统硬件
• 4.1.1 主电路硬件
• 4.1.2 主电控制系统及外设硬件
• 4.1.3 输入输出滤波器设计
• 4.2 基于双电压控制原理的矩阵变换器软件设计
• 4.2.1 DSP 主程序
• 4.2.2 DSP 中断服务程序
• 4.2.3 CPLD 软件设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 输入电压不对称情况下MC 的实验研究
• 5.1 双电压控制策略MC 的性能分析
• 5.1.1 幅值不对称的情况
• 5.1.2 输入缺相的情况
• 5.2 改进的双电压控制策略MC 的性能分析
• 5.2.1 幅值不对称的情况
• 5.2.2 输入缺相的情况
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文主要工作
• 6.2 存在的问题及进一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间研究成果及发表的学术论文