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双级矩阵变换器高性能调制策略的研究

作　者: 李丹云
导　师: 粟梅
学　校: 中南大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 双级矩阵变换器 电压传输比 过调制策略 开关损耗 低损耗调制策略 混杂调制策略
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


双级矩阵变换器是在单级矩阵变换器基础上发展起来的一种新型拓扑结构的电力变换器。它不仅具备了单级矩阵变换器的优良特性：能量可以双向流通、正弦输入输出电流电压波形、可控的输入功率因数、结构紧凑，体积小，而且克服了其存在的诸如钳位电路庞大，换流控制复杂等不足，成为目前最有发展潜力的一种电力变换器。但是双级矩阵变换器还有一些问题尚未解决，主要体现在以下两个方面：(1)双级矩阵变换器存在输出电压传输比低的缺陷，无法满足诸多电器设备额定运行的条件，成为推广双级矩阵变换器应用的主要障碍；(2)因为双级矩阵变换器的开关器件多，并且开关频率比较高，故损耗较大，影响系统的效率和系统散热管理。论文深入分析了双级矩阵变换器的拓扑结构、工作原理以及常规调制策略。在此基础上，针对双级矩阵变换器常规调制策略电压传输比低的问题，在不改变双级矩阵变换器拓扑结构的前提下，论文提出了一种可以提高电压传输比的调制策略——双级矩阵变换器过调制策略。该策略实现了电压传输比0～0.955连续可调。论文建立了双级矩阵变换器传导损耗模型和开关损耗模型，并在此基础上，提出了低损耗调制策略——通过减少中间直流电压有效地减少了双级矩阵变换器开关损耗。通过常规调制策略和低损耗调制策略的损耗对比分析，验证了低损耗调制策略的功率损耗要小于常规调制策略。论文进一步提出了双级矩阵变换器混杂调制策略，该策略根据电压传输比来自行调用合适的算法。混杂调制策略综合了低损耗调制策略、过调制策略和常规调制策略的优点，进一步提高了双级矩阵变换器的性能和实用性。论文设计了双级矩阵变换器混杂调制策略的DSP控制程序，在双级矩阵变换器样机上进行了实验研究。仿真和实验结果验证了这三种调制策略的可行性和优良性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章 绪论  8-18
  1.1 电力变频器技术综述  8-11
  1.2 矩阵变换器的研究现状及面临的问题  11-15
  1.3 研究的目的及意义  15-16
  1.4 论文的结构安排  16-18
第2章 双级矩阵变换器的拓扑结构及常规调制策略  18-30
  2.1 双级矩阵变换器的拓扑结构由来  18-22
    2.1.1 单级矩阵变换器的拓扑及间接空间矢量调制思想  18-19
    2.1.2 双级矩阵变换器拓扑结构  19-22
  2.2 双级矩阵变换器的常规调制策略  22-27
    2.2.1 整流器无零矢量的空间矢量调制  22-24
    2.2.2 逆变级的空间矢量调制  24-27
  2.3 双级矩阵变换器常规调制策略时域仿真  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章 双级矩阵变换器过调制策略研究  30-39
  3.1 概述  30
  3.2 双级矩阵变换器过调制策略  30-35
    3.2.1 逆变级过调制模式Ⅰ  30-32
    3.2.2 逆变级过调制模式Ⅱ  32-34
    3.2.3 双级矩阵变换器过调制策略的基本实现过程  34-35
  3.3 双级矩阵变换器过调制策略的进一步扩展  35
  3.4 双级矩阵变换器过调制策略仿真  35-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章 双级矩阵变换器功率损耗分析及低损耗调制策略研究  39-52
  4.1 概述  39
  4.2 双级矩阵变换器功率损耗分析  39-44
    4.2.1 IGBT和二极管功率损耗模型  39-40
    4.2.2 整流级传导损耗分析  40-41
    4.2.3 逆变级传导损耗分析  41-43
    4.2.4 开关损耗分析  43-44
  4.3 低损耗双级矩阵变换器调制策略  44-47
  4.4 低损耗调制策略与常规调制策略功率损耗对比分析  47-49
  4.5 低损耗调制策略仿真  49-51
  4.6 本章小结  51-52
第5章 双级矩阵变换器混杂调制策略实验研究  52-65
  5.1 双级矩阵变换器混杂调制策略  52
  5.2 实验平台介绍  52-57
    5.2.1 双级矩阵变换器控制系统硬件部分介绍  53-55
    5.2.2 双级矩阵变换器控制系统软件设计介绍  55-57
  5.3 混杂调制策略控制实验程序设计  57-61
  5.4 实验波形  61-64
  5.5 本章小结  64-65
第6章 总结与展望  65-67
  6.1 总结  65-66
  6.2 展望  66-67
参考文献  67-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间主要的研究成果  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
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