基于空间矢量脉宽调制的矩阵式变换器谐波研究0719班孟祥志

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1、基于空间矢量脉宽调制的矩阵式变换器谐波研究孟祥志，杜少武（合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽省合肥市230009）摘要：在分析矩阵式变换器空间矢量控制原理的基础上，分析了空间矢量脉宽调制的矩阵式变换器的输出电压谐波产生原因。影响谐波分布的因素有开关频率的大小、每个开关周期内开关矢量的作用时间对称与否等。通过对各个开关周期内的开关过程的分析和研究，提出了矩阵式变换器谐波分析的计算方法，分别分析和计算了对称分布的空间矢量控制开关频率处的谐波，高次谐波和低次谐波。证明了对称分布的空间矢量控制的矩阵式变换器其开关频率处的谐波为零；通过计算求出高次和低次谐波谐波较大处的幅值。仿真证明了采用对称分布的

2、空间矢量控制其高次谐波主要集中在nfK±fO处，而在开关频率处的谐波为零，其它高次谐波分布在开关频率两侧。低次谐波与高次谐波相比要小的多。关键词：矩阵式变换器空间矢量脉宽调制谐波中图分类号：TM464文献标示码：A文章标号：HarmonicAnalysisofSVPWMofMatrixConverterMENGXiangzhi,DUShaowu(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,HefeiUniversityofTechnology,Hefei,230009,China)Abstract:Basedonanalyzingtheindirect

3、spacevectormodulation,analysisthereasonsofhighharmonicsofspacevectormodulationand，theSwitchingfrequencyandthesymmetricaldistributionofswitchingvector aredominantfactorsaffectingtheharmonic.Byanalyzetheswitchingprocessofeachswitchingcycle,proposedacalculationmethodoftheharmonicofMatrixConverter.Calcu

4、latetheharmonicofsymmetricaldistributionspacevectormodulationofMatrixConverter.ProvedthattheharmonicoftheswitchingfrequencyalmostzeroofthesymmetricaldistributionswitchingvectorofMatrixConverter.Calculatethelargeramplitude ofhighorderharmonicsandloworderharmonics.Simulationprovedthathighorderharmonic

5、sconcentratedinnfK±fOofsymmetricaldistributionspacevectormodulationofMatrixConverter,theharmonicoftheswitchingfrequencyiszero,comparedtothehighorderharmonicsloworderharmonicsaresmaller,otherhighorderharmonicsdistributiononbothsidesoftheswitchingfrequency. Keywords:matrixconverter;SVPWM;harmonic1引言随着

6、电力系统的不断发展，电力变换器在国民经济建设中广泛应用，交流调速系统已经在电力传动领域占据主导地位。随着变作者简介：孟祥志（1984-），男，安徽蚌埠人，硕士研究生杜少武（1965-），男，安徽合肥人，教授频装置的大量使用，电力系统的谐波污染越来越严重。矩阵式变换器的研究从概念提出至今已有30多年[1,2,3]，在调制策略、换流方式、器件开发等各项关键技术上已经取得了长足的进步。与传统的电力变换器相比矩阵式变换器有一系列优点：第一，能量双向流动，四象限运行；第二，正弦输入电流、输出电压；第三，对任意负载输入功率因素为1；第四，不需要直流储能元件等。由于矩阵式变换器包含开关较多，数学模型复杂，控

7、制繁琐，因此在矩阵式变换器的实际应用中，采用适当的调制策略，并加以实现，保证系统的稳定可靠地运行是至关重要的一个环节。到目前为止，空间矢量脉宽调制和双电压调制法取得了较为理想的控制效果。本文在研究间接空间矢量调制原理的基础上，分析了输出线电压波形中的谐波产生的原因并对高次谐波和低次谐波进行了研究。通过MATLAB仿真验证分析的正确性。2矩阵式变换器空间矢量调制的基本原理图1三相矩阵式变换器电路图2