矩阵变换器

摘要： 针对现有模块化多电平变换器(MMC)拓扑结构繁多、控制策略通用性差的问题,此处提出了一种MMC拓扑的通用控制方法。首先针对MMC的典型拓扑结构进行了拓扑分析并分类,典型拓扑包括MMC、模块化多电平矩阵变换器(MMMC)和六角形模块化多电平AC/AC换流器(Hexverter)。然后通过基于状态空间表示的电流控制和支路能量平衡控制两部分阐述该控制方法的基本原理。针对支路能量平衡问题,此处提出了一种使附加电流应力最小化的优化方法。最后以MMMC为例,通过仿真分析和所搭建的低压实验平台验证了所提通,用控制策略的有效性。结果表明所提通用控制策略的不同解决方案均能有效平衡支路功率,实现控制需求。

摘要： 直接矩阵变换器是一个无中间直流环节的AC-AC变换器,但是它和传统的间接矩阵变换器一样,在电网电压不平衡时其输出性能会下降。针对这一问题,提出了一种分数阶滑模控制以改善矩阵变换器的输出性能。首先,分析了矩阵变换器的拓扑结构和数学模型,得到了不平衡电网下的输出功率,并且根据输出功率表达式设计对应的输出补偿。其次,结合控制目标和直接矩阵变换器的数学模型设计出应用于不平衡电网的分数阶滑模控制器。所设计的控制器旨在实现恒定的有功功率,同时以单位功率因数输入。接着,结合输出补偿使输出的有功功率无脉动,同时无功功率能够跟踪参考信号。最后,在Matlab/Simulink和RT-LAB实验平台建立对应模型,验证该算法的有效性。实验结果表明,分数阶滑模控制在控制性能上要明显优于传统PI控制。

摘要： 实验样机是矩阵变换器走向工业应用的必经之路,可用以验证理论研究的正确性和考核关键技术的工程实用性。矩阵变换器实验样机平台以dSPACE为主控制单元,负责输入、输出区间判断、PWM占空比计算及电压、电流计算来判断故障等工作,完成了基于dSPACE和CPLD的数字控制系统软、硬件设计,并对输入二阶低通滤波电路、箝位电路和功率开关管矩阵电路进行了设计,进行了矩阵变换器样机实验,验证了该矩阵变换器样机的正确性和可行性。

摘要： 由于风电场运行的波动性和不确定性,使高频链矩阵变换器输出侧电压电流谐波含量较高。为此,提出一种应用于风电场运行的高频链矩阵变换器解结耦调制策略。基于解结耦调制思想从单向可控开关的角度分析由双向开关组成的矩阵变换器,并引入极性选择信号实现拓扑解耦。进而通过优化空间矢量信号与极性选择信号的逻辑组合,进一步优化双向开关驱动逻辑,降低换流难度,使得矩阵变换器输出电压电流谐波含量明显减少,改善了电能质量。Matlab/Simulink仿真验证了所提调制策略的有效性与可行性。

摘要： 滞环控制技术是一种使用广泛的跟踪控制技术,具有响应速度快、不需要调制环节、结构简单且自带限流功能等优点.滞环控制在逆变器和整流器的应用上比较多,但是在矩阵变换器上的研究并不多.针对矩阵变换器的三位式的滞环控制器与变环宽控制器的研究更是罕有报道.考虑到大部分矩阵变换器的控制方法都比较复杂,存在算法计算量较大等问题,滞环控制器在矩阵变换器的控制上具有重要的研究意义与实用价值.聚焦矩阵变换器的电流滞环控制技术,首先采用二位式滞环比较器设计滞环控制器以控制矩阵变换器的输出电流.然后考虑到矩阵变换器的输入是三相,设计了更加适合用于矩阵变换器的三位式滞环控制器,增加了一种电压选择并提高了控制的灵活性与准确性.最后针对二位式和三位式滞环控制器中环宽固定带来的问题,利用模糊控制器对滞环宽度进行在线调节,从而改善控制性能.在Matlab/Simulink仿真环境中对所设计的控制进行仿真,仿真结果验证了控制方法的正确性和有效性.

摘要： 矩阵变换器是一种新型交-交直接功率变换器,不需要中间直流环节,能够产生正弦的输入输出电流,并且输入功率因数和输出频率可调,具有能量双向流动特性,因此矩阵变换器在未来中压大功率海上风电中具有良好的应用前景.研究了一种基于三相-单相矩阵变换器的模块化变换器在海上风电中的应用,并对其控制策略进行了研究,该变换器随着级联单元数的不同可以输出任意多电平波形,相比于传统的级联H桥变流器,它没有中间的直流电容,所以显著提高了变流器的功率密度.最后利用Matlab/Simulink搭建了利用该变换器的永磁直驱型风机仿真模型,并对其拓扑和控制策略的有效性进行了验证.

摘要： 滞环控制技术是一种使用广泛的跟踪控制技术,具有响应速度快、不需要调制环节、结构简单且自带限流功能等优点。滞环控制在逆变器和整流器的应用上比较多,但是在矩阵变换器上的研究并不多。针对矩阵变换器的三位式的滞环控制器与变环宽控制器的研究更是罕有报道。考虑到大部分矩阵变换器的控制方法都比较复杂,存在算法计算量较大等问题,滞环控制器在矩阵变换器的控制上具有重要的研究意义与实用价值。聚焦矩阵变换器的电流滞环控制技术,首先采用二位式滞环比较器设计滞环控制器以控制矩阵变换器的输出电流。然后考虑到矩阵变换器的输入是三相,设计了更加适合用于矩阵变换器的三位式滞环控制器,增加了一种电压选择并提高了控制的灵活性与准确性。最后针对二位式和三位式滞环控制器中环宽固定带来的问题,利用模糊控制器对滞环宽度进行在线调节,从而改善控制性能。在Matlab/Simulink仿真环境中对所设计的控制进行仿真,仿真结果验证了控制方法的正确性和有效性。

摘要： 矩阵变换器是一种新型交-交直接功率变换器,不需要中间直流环节,能够产生正弦的输入输出电流,并且输入功率因数和输出频率可调,具有能量双向流动特性,因此矩阵变换器在未来中压大功率海上风电中具有良好的应用前景。研究了一种基于三相-单相矩阵变换器的模块化变换器在海上风电中的应用,并对其控制策略进行了研究,该变换器随着级联单元数的不同可以输出任意多电平波形,相比于传统的级联H桥变流器,它没有中间的直流电容,所以显著提高了变流器的功率密度。最后利用Matlab/Simulink搭建了利用该变换器的永磁直驱型风机仿真模型,并对其拓扑和控制策略的有效性进行了验证。

摘要： 由于风电场运行的波动性和不确定性,使高频链矩阵变换器输出侧电压电流谐波含量较高.为此,提出一种应用于风电场运行的高频链矩阵变换器解结耦调制策略.基于解结耦调制思想从单向可控开关的角度分析由双向开关组成的矩阵变换器,并引入极性选择信号实现拓扑解耦.进而通过优化空间矢量信号与极性选择信号的逻辑组合,进一步优化双向开关驱动逻辑,降低换流难度,使得矩阵变换器输出电压电流谐波含量明显减少,改善了电能质量.Matlab/Simulink仿真验证了所提调制策略的有效性与可行性.

摘要： 针对双向隔离型AC-DC矩阵变换器,提出一种基于零矢量嵌入的分段同步控制策略.其中,前级3-1矩阵式变换电路采用对称双线电压调制法,以提高电压传输比;后级全桥电路采用互补控制,简单易实现;前后级电路之间分段同步,并通过在前级电路中嵌入零矢量以实现能量的双向传输.仿真和实验结果表明,网侧电流三相平衡正弦,功率因数接近于1,输出电压和电流平稳,纹波小,且电感电流峰峰值随直流侧电压增加呈先减小后增大的趋势,当nU o=3 U i时,电感电流峰峰值最小,即电流应力最小.由此可见,采用该文提出的控制策略可实现双向隔离型AC-DC变换器能量的双向流动,保证了良好的输入输出性能.通过与传统控制策略的仿真与实验对比,采用所提出控制策略的双向隔离型AC-DC矩阵变换器在较低输出电压范围内具有更小的电感电流应力,有助于降低器件损耗,提高变换器效率,并提升系统可靠性.

摘要： 针对以Buck-Boost矩阵变换器(BBMC)为功率变换器的异步电机调速系统,提出一种基于有限时间控制的变频调速控制方法.首先,根据异步电机的给定转速,经基于PI-IP控制的矢量控制算法获得异步电机的给定电压,并以该给定电压作为BBMC的参考输出电压.再以BBMC中电容电压与电感电流作为系统控制变量,经有限时间控制算法得到BBMC中对应功率开关的占空比.再根据该占空比对BBMC中对应功率开关实施控制,由此可在BBMC输出端获得与其参考输出一致的输出电压,从而实现异步电机实际转速对其给定转速的准确跟踪,达到对异步电机转速进行准确控制的目的.最后通过仿真和实验对上述控制方法进行了验证.

摘要： 本文主要研究了基于芯片粘合技术所制造的新型单芯片双向绝缘栅双极晶体管(BD-IGBT)在矩阵变换器中应用的可行性以及换流方法.通过基于物理模型的数值仿真以及实验验证分析了BD-IGBT在不同控制方式下的工作模式与功耗大小.传统一步换流策略被应用在BD-IGBT搭建的矩阵变换器中,通过对比,BD-IGBT在矩阵变换器的应用中显示出了低功耗、高效率和低成本等优势.

摘要： 本文提出一种新型的瞬变电磁探测仪器发射系统,采用三相-单相矩阵变换器构成,取代常规的交直交变换器.与常规矩阵变换器输出波形不同,瞬变电磁发射系统的输出电流为50％占空比的双极性方波,本文提出了基于输入电流的空间矢量调制方法,在保证输出电流波形质量的情况下,提高输入电流的波形质量.仿真结果验证了基于矩阵变换器的瞬变电磁发射系统空间矢量调制方法的性能.

摘要： 本文主要研究了基于芯片粘合技术制造的单芯片双门极双向IGBT(BD-IGBT)的工作特性,并以此为基础,通过对所建物理模型的混模分析了BD-IGBT在矩阵变换器中的四步换流换流策略下的功耗.为了优化BD-IGBT的开通损耗,提出了新的变步长四步换流策略,并将之与传统的组合式器件FS-IGBT(场截止绝缘栅双极晶体管)和FWD(续流二极管)对比.搭建13KW三相-三相矩阵变换器的simulink仿真模型,对比分析了BD-IGBT与组合器件在四步换流和变步长四步换流策略下的效率及功耗,结果表明:变步长四步换流策略下,矩阵变化器的开通损耗相比四步换流策略时大幅降低,而依旧高于组合式器件;但其总的开关损耗相比组合式器件却有着显著的降低,其导通损耗也低于传统的组合式器件,极大体现了BD-IGBT的优势.

摘要： 相比于其它过调制方法,基于多轨迹矢量加权具有原理简单、易于数字化实现和输出电压谐波含量低的优点.但该方法对基本矢量作用时间选取不够优化,使得其输出电压谐波含量仍然偏高.为进一步降低矩阵变换器在过调制区域输出电压谐波含量,对基于多轨迹矢量加权过调制方法中的基本矢量作用时间进行了修改,获得了改进过调制方法,通过对改进前后过调制方法输出电压谐波含量进行分析,得出改进后过调制方法具有更低的输出电压谐波。将改进前后的过调制方法用于矩阵变换器驱动感应电机调速性能进行了仿真研究,仿真结果表明,改进后过调制方法具有更好的调速性能和更低的定子电流谐波含量,证明理论分析是正确的和所提方法是可行的.

摘要： 传统的开关电源电路普遍采用不可控二极管或相控晶闸管整流方式,直流侧采用大电容滤波,导致输入电流功率因数低且总谐波畸变率高.针对此问题本文将矩阵变换器理论和拓扑结构引用到开关电源设计中,对矩阵变换器控制原理进行分析,采用SVPWM技术合成开关函数,并且在电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC下搭建了基于矩阵变换器开关电源的仿真模型,实现了矩阵变换器将低频(50Hz,三相)输入不经过直流环节直接转换到高频(10Khz,单相)交流电,再将矩阵变换器的输出先通过高频隔离变压器,然后再经过整流得到直流电压.仿真结果表明:该控制系统可确保输出电压可调和输入电流高品质,而且输入功率因数可到达1,从而将矩阵变换器和PWM技术结合起来应用到开关电源领域将具有广阔的发展前景.

摘要： 矩阵变换器作为一种新型高可靠性、结构紧凑、便于实现能量双向流动的交交变换器,将其应用于起动/发电系统可以减小系统的体积和重量,提高系统性能.本文基于一种矩阵变换器一起动/发电系统的结构,研究其在发电状态下实现升压发电的控制方法,针对现有文献所述控制策略的不足,提出一种能够拓宽发电功率范围的控制策略.最后通过仿真验证了该新型控制策略的有效性.

摘要： 分析了单相交流励磁起动方案，针对励磁电源的多样性，研究了采用三相-单相矩阵变换器实现单相交流励磁的方法。文中具体分析了矩阵变换器在三相交流输入和直流输入两种情况下输出直流电流、正负对称方波电流和正弦电流的控制策略，最后建立了Matlab仿真模型，对系统进行了仿真研究，验证了相关控制方案的正确性和可行性。

摘要： 自激异步发电机多采用投切电容器进行电压补偿,但是无法动态平滑调节.为了解决这一问题,提出了基于矩阵变换器的异步发电机电压补偿系统结构及电压控制策略.矩阵变换器除了将异步发电机发出的有功功率输出给所带负载,还与自激电容同时补偿异步发电机励磁电流.仿真表明,负载在一定范围变化时,异步发电机端电压基本恒定,证明了系统结构和控制策略的有效性.

摘要： 海上风力发电与HVDC结合是未来风力发电及其电能传输的发展方向.受空间、运输、维护成本的限制,海上风电HVDC对功率变换器的体积、效率、可靠性提出了更高要求.RMC具有体积小、重量轻、转换级数少、可靠性高等特点,在海上风电HVDC中有着巨大的应用价值.在对电流型RMC空间矢量调制策略进行深入分析的基础上,针对直驱式永磁同步风力发电机组特点,提出了基于RMC和VSC换流器的海上风电HVDC的综合控制策略,实现了风电机组最大风能跟踪控制,并网侧有功/无功的解耦控制.仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性.

摘要： 本公开提出了一种功率变换器和矩阵变换器。本公开减少了用于功率变换器的IC的数目。功率变换器包括n个功率晶体管和驱动器IC，每个功率晶体管具有连接至公用线的发射极端子或者源极端子。驱动器IC的每一个都包括n个预驱动器和接收器电路，所述n个预驱动器驱动相应的n个功率晶体管，并且所述接收器电路与所述n个预驱动器单片集成。接收器电路通过AC耦合与发射器电路耦合，并且响应于从所述发射器电路接收的信号输出控制所述n个预驱动器的控制信号。

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： 本公开提出了一种功率变换器和矩阵变换器。本公开减少了用于功率变换器的IC的数目。功率变换器包括n个功率晶体管和驱动器IC，每个功率晶体管具有连接至公用线的发射极端子或者源极端子。驱动器IC的每一个都包括n个预驱动器和接收器电路，所述n个预驱动器驱动相应的n个功率晶体管，并且所述接收器电路与所述n个预驱动器单片集成。接收器电路通过AC耦合与发射器电路耦合，并且响应于从所述发射器电路接收的信号输出控制所述n个预驱动器的控制信号。

摘要： 矩阵变换器控制装置具备与多个输入PWM信号的逻辑的变化定时对应的多个延迟电路，该多个输入PWM信号用来控制矩阵变换器所具有的多个开关元件的接通及断开。多个延迟电路具体而言是第一延迟电路(61)、第二延迟电路(62)、第三延迟电路(63)、第四延迟电路(64)及第五延迟电路(65)。多个延迟电路中的各个延迟电路在与该延迟电路对应的变化定时使输入PWM信号延迟对于该延迟电路设定的延迟量并输出。

摘要： 本发明提供矩阵变换器、发电系统及电力变换方法，能够抑制输出特性下降。实施方式的矩阵变换器具备电力变换部、换流控制部、误差补偿部、补偿量调整部。电力变换部具有各自包含多个开关元件的多个双向开关，多个双向开关被设于多个输入相中的各个输入相与多个输出相中的各个输出相之间。在经由电力变换部对与输出相连接的输入相进行切换的情况下，换流控制部进行换流控制，所述换流控制是按照具有多个步骤的换流模式来控制双向开关的开关元件。误差补偿部运算出降低因换流控制引起的输出电压误差的补偿量。补偿量调整部根据输出相的电压来降低补偿量。

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。