【摘 要】
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与传统的交-直-交变频器相比,矩阵变换器有着优良的输入输出特性,由于取消了中间的储能环节,使得矩阵变换器的结构更加紧凑,也给发展更高功率密度的变换器提供了可能。与传统的单级式矩阵变换器相比,双级式矩阵变换器进一步简化了矩阵变换器的调制策略和换流方式,使其应用领域更加广阔。本文主要研究了双级式矩阵变换器-永磁同步电机矢量控制策略以及调制型模型预测控制算法。本文首先介绍了双级式矩阵变换器的电路拓扑,并
【基金项目】
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国家自然基金科学基金项目(51907196); 江苏省自然科学基金项目(BK20190630);
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与传统的交-直-交变频器相比,矩阵变换器有着优良的输入输出特性,由于取消了中间的储能环节,使得矩阵变换器的结构更加紧凑,也给发展更高功率密度的变换器提供了可能。与传统的单级式矩阵变换器相比,双级式矩阵变换器进一步简化了矩阵变换器的调制策略和换流方式,使其应用领域更加广阔。本文主要研究了双级式矩阵变换器-永磁同步电机矢量控制策略以及调制型模型预测控制算法。本文首先介绍了双级式矩阵变换器的电路拓扑,并根据拓扑结构推导了整流级和逆变级之间的数学表达式,得到双级式矩阵变换器的输入输出关系。在此基础上介绍了双级式矩阵变换器传统的双空间矢量调制策略,针对采用传统双空间矢量调制策略时,系统共模电压幅值较大的问题,分析了其共模电压的产生机理,并提出了一种改进的调制策略。在不影响双级式矩阵变换器电压传输比和输入输出性能的同时,改进调制策略可以实现良好的共模电压抑制,仿真验证了所提调制策略的有效性。其次分析了基于双级式矩阵变换器-永磁同步电机的矢量控制策略,并与本文所提的改进共模电压抑制策略相结合,实现了双级式矩阵变换器-永磁同步电机系统共模电压抑制,且该控制策略下系统具有良好的调速性能。针对传统有限集模型预测控制给双级式矩阵变换器-永磁同步电机控制系统带来的开关频率不固定的问题,本文采用了一种调制型的模型预测算法,通过在整流级采用空间矢量控制,逆变级采用预测电流控制,实现了对双级式矩阵变换器-永磁同步电机良好的控制性能,仿真验证了该控制策略的有效性。最后搭建了双级式矩阵变换器的实验平台,并基于实验平台进行了相关研究内容的实验验证。实验结果表明本文所研究控制策略的有效性。本文有图64幅,表11个,参考文献83篇。
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