双级矩阵变换器

摘要： 在电力电子与电力传动领域中,双级矩阵变换器(TSMC)在高精度的工业场合具有广泛的研究价值。当TSMC连接阻感负载时,共模电压与输入、输出和载波频率均相关,而传统的快速傅立叶变换(FFT)分析谐波时只考虑三种频率中的任意两种,并且当任意频率取非整数时会引起频谱的重合与丢失,导致得到共模电压谐波频谱不准确。针对这一现象,本文提出应用三重傅立叶变换计算传统双空间调制下共模电压谐波幅值的解析解,不仅全面考虑了相互独立的三种频率,而且避免了FFT分析方法的固有缺陷,得到了准确的频谱规律。最后通过仿真验证了所提方法的与准确性与优越性。

摘要： 双级矩阵变换器(TSMC)具有高功率因数、低谐波污染等优点,在永磁同步电动机(PMSM)调速系统中具有良好的应用前景.传统TSMC-PMSM系统中使用速度传感器,给系统带来了成本高、体积大、易受干扰等问题.为解决这些问题,以Popov稳定性理论为基础参考自适应法(MRAS)设计了模型;与TSMC-PMSM的矢量控制策略结合,提出了一种TSMC-PMSM的无速度传感器矢量控制策略.在Matlab/Simulink中进行系统仿真,结果表明:该控制策略实现了无速度传感器矢量控制,辨识速度快,辨识精度高,且系统动静态性能良好.

摘要： 双级矩阵变换器直流环节没有储能元件,因而直流母线电压存在较大的波动.传统空间矢量脉宽调制策略在逆变级调制时采用直流母线电压的平均值,在计算逆变级调制度时将会产生误差,进而导致输出电压与参考电压之间出现偏差.针对上述问题,提出一种逆变级单周期分段空间矢量脉宽调制策略,根据直流母线电压不同时刻的瞬时值,在一个控制周期内对逆变级输出电压进行分段调制,以使得输出电压更接近参考值.在仿真软件中对比了传统调制策略与逆变级单周期分段空间矢量脉宽调制策略的输出电压波形,仿真结果表明所提调制策略下的输出电压总谐波畸变率更低,输出波形更接近参考电压波形.仿真结果证明了所提调制策略抑制输出电压谐波的有效性.

摘要： 在电力电子与电力传动领域中,双级矩阵变换器(TSMC)在高精度的工业场合具有广泛的研究价值.当TSMC连接阻感负载时,共模电压与输入、输出和载波频率均相关,而传统的快速傅立叶变换(FFT)分析谐波时只考虑三种频率中的任意两种,并且当任意频率取非整数时会引起频谱的重合与丢失,导致得到共模电压谐波频谱不准确.针对这一现象,本文提出应用三重傅立叶变换计算传统双空间调制下共模电压谐波幅值的解析解,不仅全面考虑了相互独立的三种频率,而且避免了FFT分析方法的固有缺陷,得到了准确的频谱规律.最后通过仿真验证了所提方法的与准确性与优越性.

摘要： 针对双级矩阵变换器-永磁同步电机系统传统的直接转矩控制策略中存在输入电流质量差、转矩和磁链波动较大的问题,以双级矩阵变换器的整流级和逆变级作为研究对象,提出一种占空比优化控制策略.首先,分别对整流级和逆变级矢量进行坐标分解,得到电流矢量对无功电荷量、电压矢量对转矩和磁链的影响表达式,据此得到相对应的影响因子分布图;然后,以整流级的无功电荷量、逆变级的转矩和磁链作为控制目标,通过运用占空比平均值法实现单位周期内被控量误差最小化,从而得到整流级与逆变级有效矢量与零矢量的作用时间,实现对转矩、磁链和无功电荷量的精确控制.仿真结果证明,所提优化策略可使转矩和磁链波动减小,输入电流波形质量得到改善,具有良好的动静态特性,验证了理论分析的正确性与有效性.

摘要： 在电力电子与电力传动领域中,双级矩阵变换器(TSMC)在高精度的工业场合具有广泛的研究价值。当TSMC连接阻感负载时,共模电压与输入、输出和载波频率均相关,而传统的快速傅立叶变换(FFT)分析谐波时只考虑三种频率中的任意两种,并且当任意频率取非整数时会引起频谱的重合与丢失,导致得到共模电压谐波频谱不准确。针对这一现象,本文提出应用三重傅立叶变换计算传统双空间调制下共模电压谐波幅值的解析解,不仅全面考虑了相互独立的三种频率,而且避免了FFT分析方法的固有缺陷,得到了准确的频谱规律。最后通过仿真验证了所提方法的与准确性与优越性。

摘要： 在电力电子与电力传动领域中,双级矩阵变换器(TSMC)在高精度的工业场合具有广泛的研究价值.当TSMC连接阻感负载时,共模电压与输入、输出和载波频率均相关,而传统的快速傅立叶变换(FFT)分析谐波时只考虑三种频率中的任意两种,并且当任意频率取非整数时会引起频谱的重合与丢失,导致得到共模电压谐波频谱不准确.针对这一现象,本文提出应用三重傅立叶变换计算传统双空间调制下共模电压谐波幅值的解析解,不仅全面考虑了相互独立的三种频率,而且避免了FFT分析方法的固有缺陷,得到了准确的频谱规律.最后通过仿真验证了所提方法的与准确性与优越性.

摘要： 双级矩阵变换器传统直接转矩控制策略中转矩波动大,输入侧电流谐波畸变率较高.针对上述问题,提出了一种基于占空比优化的改进直接转矩控制策略.对系统逆变级电压矢量扇区进行细分,在分析电压矢量与转矩、磁链之间数学关系的基础上,将其对转矩、磁链作用的进行量化;根据参考电压矢量所处扇区及量化表格选择逆变级输出的最优电压矢量,由最优电压矢量对占空比进行优化计算,实现对转矩和磁链的精确控制.仿真结果证明转矩波动减小,输入侧电流谐波畸变率降低,表明改进的直接转矩控制策略在不影响系统动态性能的前提下,改善了系统的稳态性能.

摘要： 为解决双级矩阵变换器传统调制型模型预测控制计算量大的问题,对整流级矢量选择,提出将网侧参考电流转换为变换器输入侧电流.针对逆变级矢量选择,提出将输出电流预测模型转换成输出电压预测模型.然后根据参考矢量在两相静止坐标系下的分布,直接选取整流级和逆变级作用矢量.相较于传统调制型模型预测控制,所提方法不存在网侧和输出电流的多次预测和寻优,极大地降低了系统计算量.实验结果验证了所提方法的有效性.

摘要： 针对双级矩阵变换器(TSMC)特殊的换流问题,研究了一种可使TSMC安全可靠工作的换流策略。分析了四步换流原理,给出了实现框图,并最终搭建了一台基于英飞凌单片机XE164+CPLD的实验样机,对换流策略进行了实验验证。实验结果表明,四步换流是一种切实可行的换流措施,不仅能实现TSMC安全可靠换流,且对TSMC输入输出性能无影响。

摘要： 针对双级矩阵变换器(TSMC)现有调制策略存在的不足,提出一种新的载波调制策略。该策略以简化换流过程为目的,整流级使用含有零矢量的调制方式,不仅延长了整流级零电流换流时间,解决了因窄脉冲导致换流失败和输入电流畸变的问题,而且使直流侧电压保持恒定,简化了占空比计算,易于DSP实现。逆变级采用单边PWM调制方式,消除了不必要的换流过程,提高了换流可靠性。最后,建立TSMC实验样机,与现有载波调制策略进行了对比,验证了本文策略的正确性及优越性。

摘要： 双级矩阵变换器由于具有优良的输入输出性能而受到广泛关注。在对双级矩阵变换器调制策略分析的基础上,将扩频调制策略引入到输出双级矩阵变换器调制策略中来抑制电磁干扰和噪声。将混沌扩频技术用于双级矩阵变换器中,用混沌信号改变固定开关频率。为了不影响整流级的零电流换流,采用整流侧和逆变侧同步扩频策略,降低了开关频率和倍频处的谐波幅值,从而达到降低电磁干扰和噪声的目的,仿真结果证实了混沌扩频调制策略的可行性。

摘要： 双级矩阵变换器(SMC)在输入电压完全为正序时，具有良好的输入电流与输出电压波形。但由于SMC没有储能环节，输入的扰动会直接影响输出。本文分析了采用假定输入电压平衡条件下的调制算法，发现如果输入电压不平衡时，输入电流与输出电压会产生大量谐波，指出了在实际电网供电时SMC必须要改进调制策略。然后以改善输出电压波形为目标，提出了动态调制比，以及向整流级开关矢量注入负序分量的方法。rn 理论分析与MATLAB SIMULINK/SimPoworSystems仿真结果均表明这些方法均能抑制输入不平衡对SMC的影响，改善了输出波形。

摘要： 本文研究了具有新型拓扑结构的18开关的双级矩阵变换器,推导了其整流器和逆变器的空间矢量调制策略,并以DSP为控制器、IGBT为功率开关,制作了一套实验装置,编制了相应的控制软件.实验成功的实现了时输出电压频率和幅值的控制。

摘要： 由于风能的随机波动性和风力发电机自身的特性使得风力发电机组输出的有功功率随风速的变化而波动,影响风力发电机输出的电能质量.在推导出风电机组传递函数的基础上,对风电机组的稳定性进行了分析.并针对现有功率平滑控制中存在的功率平滑性和系统稳定性之间的矛盾,提出一种利用模糊控制器对双级矩阵变换器(TSMC)逆变级参考有功功率自修正的有功功率平滑控制策略.该方法兼顾输出有功功率的平滑性和风电机组的稳定性,能够保证风电机组在风速下降较快的情况下能够稳定运行.在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了TSMC风电系统模型,仿真结果表明了上述方法的可行性和有效性.

摘要： 分析了双级矩阵变换器(Two Step Matrix Converter,TSMC)和变速直驱型永磁同步风力发电系统(Permanent Magnet Synchronous Generator,PMSG)的特点,针对目前风力发电变流器直流电容存在体积大、寿命短的缺陷,设计了TMSC+PMSG型变速直驱风力发电系统。捂建的风力发电仿真系统由PMSG、TSMC、并网变压器构成,采用整流级零换流的双空间矢量控制策略,并分析了各种风速条件下的系统性能。分析结果表明,该方案可以消除直流电容,而性能与双PWM变流器相当,具有较宽的风速捕捉范围,具有一定的有效性和可行性。

摘要： 针对永磁电机无位置估算算法复杂,鲁棒性差,普通逆变器难以实现输入单位功率因数的问题,设计了基于滑模观测器的TSMC-PMSM无速度传感器矢量控制系统.TSMC整流级和逆变级分别采用无零矢量调制和电压空间矢量调制策略,解决了输入单位功率因数的问题.PMSM采用一种滑模观测器的无速度控制方法.该方法是通过测量永磁同步电机定子侧电流和端电压,利用滑模面开关函数,估算反电势分量,获得转子位置信息,从而获得转子速度,解决了无位置预估算中鲁棒性差,算法复杂的问题.最后建立了基于滑模观测器的TSMC-PMSM无速度传感器控制系统.进行了Matlab仿真和样机实验验证,结果表明:该系统在速度估算过程中鲁棒性较好,并且可以实现输入单位功率因数,易于工程实现.

摘要： 针对永磁电机无位置估算算法复杂,鲁棒性差,普通逆变器难以实现输入单位功率因数的问题,设计了基于滑模观测器的TSMC-PMSM无速度传感器矢量控制系统.TSMC整流级和逆变级分别采用无零矢量调制和电压空间矢量调制策略,解决了输入单位功率因数的问题.PMSM采用一种滑模观测器的无速度控制方法.该方法是通过测量永磁同步电机定子侧电流和端电压,利用滑模面开关函数,估算反电势分量,获得转子位置信息,从而获得转子速度,解决了无位置预估算中鲁棒性差,算法复杂的问题.最后建立了基于滑模观测器的TSMC-PMSM无速度传感器控制系统.进行了Matlab仿真和样机实验验证,结果表明:该系统在速度估算过程中鲁棒性较好,并且可以实现输入单位功率因数,易于工程实现.

摘要： 针对永磁电机无位置估算算法复杂,鲁棒性差,普通逆变器难以实现输入单位功率因数的问题,设计了基于滑模观测器的TSMC-PMSM无速度传感器矢量控制系统.TSMC整流级和逆变级分别采用无零矢量调制和电压空间矢量调制策略,解决了输入单位功率因数的问题.PMSM采用一种滑模观测器的无速度控制方法.该方法是通过测量永磁同步电机定子侧电流和端电压,利用滑模面开关函数,估算反电势分量,获得转子位置信息,从而获得转子速度,解决了无位置预估算中鲁棒性差,算法复杂的问题.最后建立了基于滑模观测器的TSMC-PMSM无速度传感器控制系统.进行了Matlab仿真和样机实验验证,结果表明:该系统在速度估算过程中鲁棒性较好,并且可以实现输入单位功率因数,易于工程实现.

摘要： 本发明提供能够提高电力转换的精度的矩阵变换器、矩阵变换器的控制装置以及矩阵变换器的控制方法。本发明的实施方式涉及的矩阵变换器具备选择部和换流控制部。选择部基于交流电源的相电压的状态和负载的相电流的状态中的至少任一者，从多种换流模式之中选择一个换流模式。换流控制部利用由选择部选择出的换流模式控制电力转换部的双向开关来进行切换交流电源和负载的连接状态的换流控制。基于由选择部进行的换流模式的选择比例对多种换流模式的特性值加权得到的值的合计值为成为比较对象的一个换流模式的特性值以下。

摘要： 本发明的实施方式涉及的矩阵变换器具备选择部、换流控制部、判定部、以及条件变更部。选择部基于交流电源的相电压的状态和负载的相电流的状态中的至少任一者，从多种换流模式之中选择一个换流模式。换流控制部利用由选择部选择出的换流模式控制双向开关来进行切换交流电源和负载的连接状态的换流控制。判定部判定由换流控制产生的双向开关的电力损耗。条件变更部基于由判定部判定出的电力损耗来变更成为选择部的选择对象的换流模式或该换流模式的选择条件。

摘要： 本发明提供一种即便在交流电源成低电压时，也能继续进行电力转换动作且控制旋转电机的转矩的矩阵变换器、风力发电系统及矩阵变换器的控制方法。其中，矩阵变换器具备电力转换部和驱动控制部。电力转换部包括连接交流电源的各相与旋转电机的各相的多个双向开关。在交流电源的电压为规定值以下时，驱动控制部控制电力转换部，从电力转换部向交流电源供给无功功率且对旋转电机的转矩进行控制。

摘要： 本发明提供矩阵变换器以及矩阵变换器的控制方法。实施方式的一个方式的矩阵变换器具有多个双向开关和控制部。多个双向开关连接交流电源的各相和旋转电机的各相。控制部控制多个双向开关而进行交流电源与旋转电机之间的电力变换控制。并且，控制部针对构成双向开关的多个单向开关元件中的每一个，分别一并使用120度通电控制和PWM控制来进行接通/断开控制。

摘要： 矩阵变换器以及矩阵变换器的控制方法。实施方式中一方式的矩阵变换器具备多个双向开关和控制部。多个双向开关连接交流电源的各相与旋转电机的各相。控制部分别控制构成多个双向开关的多个单向开关元件，进行交流电源与旋转电机之间的电力变换控制。另外，控制部进行使构成双向开关的多个单向开关元件接通的时刻比120度通电控制时提前且使单向开关元件接通的期间比120度通电控制时延长的开关控制。

摘要： 本发明公布了一种具有直流励磁调节和电压频率变换的双级式矩阵变换器，由双向功率开关组成的三相桥式结构、缓冲电路、单向功率开关管组成的五桥臂结构级联于两条等效直流母线之间组成。本发明具有体积小、重量轻、结构紧凑、谐波含量小和效率高的优点。

摘要： 本实用新型是关于一种双极矩阵变换器和基于双极矩阵变换器的异步电机；其中的双极矩阵变换器包括：信号调理电路、主控制板、驱动及隔离电源板以及双极矩阵变换器主电路；信号调理电路向主控制板输出双极矩阵变换器的输入侧和输出侧的三相电压瞬时信号的调理后的采样信号以及该采样信号的相位信息；主控制板中的DSP和CPLD均与信号调理电路以及驱动及隔离电源板连接，DSP向驱动及隔离电源板和CPLD输出多路PWM控制信号，CPLD向驱动及隔离电源板输出多路PWM控制信号；双极矩阵变换器中的整流级电路和逆变级电路均与驱动及隔离电源板连接。本实用新型的双极矩阵变换器提高了功率因数，减少了谐波污染，优化了供电系统的电能。

摘要： 本发明公开了全双向开关型双级矩阵变换器的逆变级容错控制方法，属于电力电子器件容错控制的技术领域。本发明用双向开关单元替代原双级矩阵变换器逆变级中的单向开关管，构成全双向开关型双级矩阵变换器，提出了适用于全双向开关型双级矩阵变换器逆变级单管短路、逆变级双向开关单元开路、逆变级双向开关单元短路、逆变级单管开路的容错控制方法，通过在逆变级增加6个开关管使得变换器具有承受反向电压的能力，在简化了双级矩阵变换器容错策略的同时兼顾了输入输出性能。

摘要： 本发明公开了全双向开关型双级矩阵变换器整流级降额容错控制方法，属于电力电子器件容错控制技术领域。本发明用双向开关单元替代原双级矩阵变换器逆变级中的单向开关管，构成全双向开关型双级矩阵变换器，提出了适用于全双向开关型双级矩阵变换器整流级一个双向开关单元短路、两个同侧双向开关单元开路的容错控制方法。容错控制方法可利用故障特性，通过调整开关切换方式使系统继续运行，简化了双级矩阵变换器的容错策略，降额运行后可保证系统输入输出特性。

摘要： 本发明公开了一种全双向开关型双级矩阵变换器整流级开关管开路故障时的容错控制方法，其特征在于：当全双向开关型双级矩阵变换器的整流级的某个或多个开关管发生开路故障时，首先将发生局部故障的开关管所在双向开关单元的驱动信号封锁，保持关断状态；然后，根据故障类型，全双向开关型双级矩阵变换器调整驱动方式，维持整体的容错运行。通过本发明所提出的容错控制方法，可使全双向开关型双级矩阵变换器在部分开关管发生断路故障时，继续维持运行状态，并向负载提供高质量的电能。