【摘 要】
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双级式矩阵变换器以诸多优点吸引了研究人员的关注,与传统的交流变换器相比,它具有无需大型储能元件、结构紧凑、能实现双向功率流动、输入功率因数可调等优点。将双级式矩阵
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双级式矩阵变换器以诸多优点吸引了研究人员的关注,与传统的交流变换器相比,它具有无需大型储能元件、结构紧凑、能实现双向功率流动、输入功率因数可调等优点。将双级式矩阵变换器(Two Stage Matrix Converter,TSMC)与起动发电机(Starter Generator,SG)构成基于双级式矩阵变换器的起动发电系统(TSMC-SG系统)具有重要的理论意义与实用价值。本文主要对TSMC-SG系统的发电控制策略展开研究。本文首先介绍了双级式矩阵变换器的拓扑结构、基本原理以及双空间矢量调制策略。指出TSMC的不对称拓扑导致TSMC-SG系统有两种系统结构:SG位于双向开关侧及SG位于单向开关侧。详细分析了两种系统结构的优缺点,分析结果表明第一种系统结构存在起动时容易发生过流故障的问题,而第二种系统结构则能够有效地实现起动和发电双功能,因此本文选择第二种系统进行进一步研究。着重研究了该系统的反向发电原理,推导出发电系统的数学模型,并在此基础上进行了反向发电控制策略的研究。针对基本控制策略在轻负载时不能使得系统正常工作的问题,对基本控制策略的特性进行了分析,给出了基本控制策略下的负载功率范围,并提出了一种新型控制策略,使得系统在轻载时也能正常工作,有效地拓宽了负载功率范围。在Matlab/Simulink软件中搭建了TSMC-SG系统的仿真模型,并进行仿真研究,仿真结果与理论分析相符,验证了发电基本控制策略和拓宽发电功率范围的控制策略的正确性和可行性。最后,全新设计并调试了基于SiC器件的TSMC-SG系统原理样机,详细介绍了系统软硬件的具体实现方法,并在此基础上开展实验研究,实验结果验证了本文研究内容的有效性。
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