矩阵式变换器控制策略及仿真的研究

摘要

矩阵式变换器MC在20世纪70年代末被正式提出来,一经提出引起全世界专家学者们广泛关注。那是因为矩阵式变换器和传统变频器相比,具有无可比拟的优越性,具体表现为以下凡个方面:
　　 (1)具有良好的输出特性,可输出谐波畸变率小、几乎接近正弦的正弦交流电;
　　 (2)具有良好的输入特性,对任何负载可在单位功率因数状态下运行;
　　 (3)能在四象限下运行,能量可实现双向流动,电能变换效率高;
　　 (4)省略了中间直流储能环节使得装置体积大大减小、重量减轻、结构简单紧凑、功率密度高、便于集成化。
　　 本文首先介绍了矩阵式变换器双向开关的各种构成方式,换流的基本原理与方法和换流过程中应采取的措施。接着详细的介绍了各种调制策略的原理与其优缺点,并且得出每一种策略的应用范围。重点对直接传递函数法进行了Matlab仿真,得出不同输出频率下的波形,并对每种波形进行了FFT变换得出谐波畸变率的大小。最后提出了一种基于BUCK电路的矩阵式变换器的调制策略,此种策略可以使输出波形的畸变率进一步减小。因为系统采用的是电流滞环控制思想,所以整个系统的抗干扰性能也得到了很大的提高。并对其谐波进行了分析,得出谐波主要集中在开关频率附近。
　　 最后介绍了矩阵式变换器在微电网中的应用,主要应用范围是在永磁直驱风力发电机中。对永磁直驱风力发电机结构进行了数学建模,给出了空间矢量调制算法并得出此系统是非线性的。接着对模型进行简化处理变换成线性模型,并对系统的稳定性进行了分析,得此系统是稳定的。