矩阵式AC-DC变换器研究与实现

摘要

对三相/三相矩阵变换器进行变换，可以衍生出一种新型的AC-DC变换器拓扑，这种拓扑结构的AC-DC变换器无需大容量储能元件，输入侧可接近单位功率因数，近年来受到国内外学者的关注。
　　本文首先介绍了矩阵式AC-DC变换器的基本原理和调制策略，对于不同的调制模式进行了比较，并提出优化组合的空间矢量调制。接着详细推导了在电流型空间矢量调制策略下，输出电压与输入电流的表达式。提出了一种功率因数控制方法，在以电源电压矢量定向的dq同步旋转坐标系中，改变调制矢量实现功率因数调节。
　　利用Matlab/Simulink仿真软件搭建了系统的仿真模型，对直流侧输出不同时输入侧的电压电流和控制环的调制矢量进行了仿真比较，仿真结果表明了调制策略和功率因数控制方法的正确性和可行性。
　　详细介绍了矩阵式AC-DC变换器闭环控制系统的设计，包括硬件电路实现和软件编程。硬件部分包括高频变压器的设计以及各种功能电路的设计。软件设计主要包括数字信号处理器(DSP)和复杂可编辑逻辑器件(CPLD)两部分。
　　最后，在实验平台上进行了相关实验，结果表明在加入功率因数控制后，输入侧电压和电流达到了同相位。验证了本文采用的调制策略和控制方法是切实可行的。

目录

摘要

注释表

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 矩阵式AC-DC变换器研究概况

1．2．1 矩阵式AC-DC变换器国外研究现状

1．2．2 矩阵式AC-DC变换器国内研究现状

1．3 本文的研究内容和意义

1．3．1 本文的研究内容

1．3．2 本文的意义

第二章 矩阵式AC-DC变换器控制策略

2．1 矩阵式AC-DC变换器原理

2．2 矩阵式AC-DC变换器调制策略

2．2．1 双线电压调制策略

2．2．2 电流空间矢量调制策略

2．2．3 直流输出电压分析

2．2．4 输入电流分析

2．3 电源输入侧功率因数控制

2．4 本章小结

第三章 系统建模与仿真

3．1 数学建模

3．2 功率因数特性仿真

3．3 仿真分析与方法验证

3．3．1 调制策略比较

3．3．2 变压器原副边侧仿真波形

3．3．3 输出动态特性仿真

3．3．4 功率因数控制

3．4 本章小结

第四章 系统实现与实验分析

4．1 系统硬件设计

4．1．1 高频变压器设计

4．1．2 主功率电路与驱动电路

4．1．3 输入电压鉴相电路

4．1．4 采样电路

4．2 系统软件设计

4．2．1 DSP软件设计

4．2．2 CPLD软件设计

4．3 实验分析

4．3．1 调制策略验证

4．3．2 输出侧实验分析

4．3．3 输入侧实验分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文主要工作

5．2 存在的问题及进一步的工作

参考文献

致谢

在学期间研究成果及发表的学术论文