用Boost電路提高交直交矩陣變換器電壓傳輸比的研究.pdf

1、目前，對矩陣變換器的研究主要集中于改進其調制策略和提高變換器調速系統(tǒng)的性能領域，如輸入不平衡抑制、降低開關損耗、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、將矩陣變換器應用于矢量控制和直接轉矩控制的異步電動機傳動系統(tǒng)等問題的研究。對于如何將矩陣變換器的電壓傳輸比提升至0.866以上這一具有較強工程應用意義的課題，相關的研究成果報道較少。迄今為止，國內外學者對于提高電壓傳輸比的研究主要集中在控制策略方面，其結果是當電壓傳輸比大于0.866時，輸出電壓的諧波含量大大增

2、加。
　　 本文以交-直-交矩陣式變換器為基礎，以提高矩陣變換器電壓傳輸比為重點，提出了一種新的電力變換器—Boost矩陣變換器（Boost Matrix Converter）。將Boost電路引入矩陣變換器的電路拓撲中，利用其在高頻脈沖狀態(tài)下的升壓能力，達到提高矩陣變換器的電壓傳輸比的目的。并針對Boost直流斬波電路與矩陣式變換器兩者的不同特性，設計了一種改進的直流升壓拓撲電路結構，以保證BoostMC具有能量可雙向傳輸這一

3、優(yōu)點，推導了理論上的可行性。
　　 根據(jù)不同的應用場合，從其拓撲電路的演變出發(fā)，研究了多種拓撲電路形式的BoostMC型矩陣變換器及其特點，給出了適合其運行方式的兩種換流策略，并重點介紹了改進后的直流零電流換流策略，結合直流零電流換流法，提出了單位功率因數(shù)的PWM整流和空間矢量調制的逆變控制策略。
　　 將BoostMC等效分解為整流電路、升壓電路和逆變電路三個部分并進行了諧波分析，將其整流側開關函數(shù)傅立葉分解為低頻分量

4、和高頻分量，并分析開關函數(shù)高頻分量與BoostMC器輸入電流高頻分量的關系。從關系中可知BoostMC輸入電流高頻諧波分量與開關采樣頻率成反比。因此適當提高開關采樣頻率可以抑制輸入電流諧波。
　　 給出了升壓電路電感電流 次諧波振幅的函數(shù)表達式。諧波分析表明：隨著升壓電路輸出側穩(wěn)壓電容 容量的不同，基波和諧波的幅值隨之變化，較小的電容值有助于諧波含量的抑制，然而從穩(wěn)定輸出電壓的角度考慮，容量較大的C更為有利。因此，對升壓電路電容

5、C的取值必須權衡利弊加以選擇。
　　 BoostMC輸出電壓諧波一部分是自身信號產(chǎn)生的，一部分是調制策略帶來的。提高開關采樣頻率，把輸出電壓諧波成分主要集中在高頻段，選用適當?shù)牡屯V波器將濾除輸出電壓中的高頻分量。
　　 建立了基于MATLAB/SIMULINK的BoostMC仿真模型；研究了主電路和數(shù)字控制系統(tǒng)的實現(xiàn)技術，制作了以DSP2812控制器為控制核心的BoostMC型矩陣變換器的硬件實驗平臺；按照模塊化原則用

6、C語言編寫了軟件程序，提出了對三相輸入電壓進行相位跟蹤和補償?shù)姆椒ǎ岣吡丝刂凭?，并實現(xiàn)了整流、升壓和逆變三部分電路的同步控制。
　　 仿真和實驗結果表明：在保持原有優(yōu)良輸入輸出性能的基礎上，BoostMC理論上有非常高的電壓傳輸比。此外，Boost電路雖然處于直流環(huán)節(jié)中，有儲能元件，但容量很小，對整個系統(tǒng)的輸入功率因數(shù)影響不大，而且可以通過調節(jié)電容電感的參數(shù)使得輸入功率因數(shù)接近1，同時由于采用的電感與電容較小，對系統(tǒng)的體積和