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基于过调制策略的变速恒频发电系统矩阵变换器研究

作　者: 顾朱泉
导　师: 葛红娟
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电机与电器
关键词: 矩阵变换器 过调制策略 变速恒频 电压传输比 调制比
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


变速恒频系统因其自身的优点,无论是在飞机电源系统还是在风能发电中都得到广泛地应用。目前变速恒频系统的功率变换器都存在着大电容储能环节和谐波污染大等缺点。矩阵变换器作为一种新型功率变换器,因具有输入功率因数任意可调、无需大电容储能环节、能量的双向传递等优点为诸多学者专家所关注。但是在线性调制下,矩阵变换器的电压传输比只有0.866;过调制策略可使电压传输比达到1.0,使输出电压幅值得到提高。本文对基于过调制策略的矩阵变换器应用于变速恒频发电系统进行了研究,给出了仿真分析和实验波形。本文首先简单介绍了矩阵变换器双空间矢量调制策略,在这基础上详细介绍了矩阵变换器的过调制策略,并对矩阵变换器的虚拟整流区和虚拟逆变区分别采用不同的过调制策略。通过公式推导得出过调制策略的两种划分模式下的电压调制比之间的关系,并推导出矩阵变换器在任意调制模式下的输出电压传输比与调制比之间的关系。在MATLAB仿真软件中,本文搭建了基于过调制策略的变速恒频发电系统矩阵变换器仿真模块,不仅对基于过调制策略的矩阵变换器进行了仿真分析,而且对基于过调制策略的变速恒频发电系统矩阵变换器进行了仿真分析。详细介绍了基于过调制策略的变速恒频发电系统矩阵变换器的系统设计,包括硬件电路设计和软件编程设计。硬件电路设计主要包括:矩阵变换器主功率电路设计、输入鉴相电路设计、电流采样电路设计、驱动延时电路设计、IGBT驱动电路设计、保护电路设计(过流保护电路设计和系统保护电路设计)等。软件编程设计主要由DSP和CPLD完成,DSP实现过调制策略占空比的计算,CPLD实现九路双向开关信号的输出。最后在系统样机上分别对矩阵变换器的过调制策略和基于过调制策略的变速恒频发电系统矩阵变换器进行了实验测试并进行了相应的分析,结果表明矩阵变换器在变速恒频发电系统中运行良好,采用过调制策略后,可使基于矩阵变换器的变速恒频发电系统的输出电压能维持在更高幅值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章 绪论  13-19
  1.1 引言  13-14
  1.2 矩阵变换器的研究进展  14-17
    1.2.1 矩阵变换器的控制策略  14-15
    1.2.2 矩阵变换器的换流技术  15
    1.2.3 矩阵变换器的研究热点与现状  15-17
  1.3 基于过调制策略的矩阵变换器研究现状  17-18
  1.4 本文的主要内容  18-19
第二章 基于过调制控制策略矩阵变换器的研究  19-32
  2.1 双空间矢量调制策略  19-22
    2.1.1 虚拟整流区的空间矢量调制  20-21
    2.1.2 虚拟逆变区空间矢量调制  21-22
    2.1.3 双空间矢量调制（交/交变换）  22
  2.2 矩阵变换器过调制策略  22-31
    2.2.1 虚拟整流区的过调制策略  22-24
    2.2.2 虚拟逆变区的过调制策略  24-29
    2.2.3 矩阵变换器电压传输比与调制比的关系  29-31
  2.3 本章小结  31-32
第三章 基于过调制策略的变速恒频发电系统矩阵变换器的仿真  32-45
  3.1 系统仿真模型的建立  32-37
  3.2 系统仿真分析  37-44
    3.2.1 矩阵变换器过调制策略的仿真分析  37-41
    3.2.2 基于过调制策略的变速恒频发电系统矩阵变换器的仿真与分析  41-44
  3.3 本章小结  44-45
第四章 基于过调制策略的变速恒频发电系统矩阵变换器系统设计  45-62
  4.1 系统平台介绍  45-46
  4.2 硬件电路设计  46-53
    4.2.1 矩阵变换器主功率电路  46
    4.2.2 输入鉴相电路设计  46-48
    4.2.3 电流采样电路设计  48-49
    4.2.4 驱动延时电路设计  49-50
    4.2.5 IGBT 驱动电路设计  50-51
    4.2.6 保护电路设计  51-53
  4.3 软件编程设计  53-60
    4.3.1 数字信号的处理（DSP 软件设计）  53-57
    4.3.2 逻辑编译设计（CPLD 软件设计）  57-60
  4.4 本章小结  60-62
第五章 实验与分析  62-67
  5.1 实验条件  62
  5.2 实验波形  62-66
    5.2.1 矩阵变换器过调制策略实验波形  62-65
    5.2.2 基于过调制策略的变速恒频发电系统矩阵变换器的实验波形  65-66
  5.3 本章小结  66-67
第六章 总结和展望  67-68
  6.1 本文的主要工作  67
  6.2 工作展望  67-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
在学期间研究成果及发表的学术论文  73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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