基于空间矢量调制的矩阵式变换器建模与仿真-论文.pdf

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1、2014年第6期农机使用与维修2l基于空间矢量调制的矩阵式变换器建模与仿真史洁。田云(黑龙江农业经济职业学院，黑龙江牡丹江157041)摘要矩阵变换器是一种新型的电力变换器。它具有直接能量传递，无中间直流环节等诸多优点，成为近年来交流变换器研究的热点。通过对矩阵式变换器拓扑结构的分析，设计了空间矢量调制算法，建立了矩阵变换器的MATLAB／Simulink仿真模型，对设计的矩阵变换器的空间矢量调制算法进行仿真。为矩阵式变换器的实用化研究提供了一定的理论依据。关键词矩阵式变换器空间矢量调制MATLAB／Simulink仿真0引言一相相连，实现了电源的电压和频率到负载的变换。D目前，电力变换装

2、置大部分采用的是交一直一交型PWM变换器，但输人侧的功率因数很低，变换器传输效率不高。矩阵式变换器正是在这种情况下成为近年来电力变换器研究的热点。矩阵变换器最大的优点是：无中间直流环节，传输效率高；不存在低次谐波，高次谐波也非常少，这样就不会对电网产生谐波上的污染；另外矩阵式变换器的输入功率因数可以调节，并且与负载功率因数无关，输入侧功率因数达到O．99以上；能量可双向传递，特别适合四象限运行的交流传动系统。矩阵式变换器以其简单的拓扑结构及诸多诱人的特性，是目前图1矩阵式变换器的拓扑结构广大研究学者公认的最具发展潜力的电力变换器。在矩阵变换器执行电力变换的某一刻，与同一相输1矩阵变换器的拓

3、扑结构出相连的3个双向开关中，只能有一个开关是导通的，从理论上来讲，矩阵式变换器可以被定义为一种将其他两个开关必须处于关断状态。双向开关的逻辑状输入频率为的N相交流电，转换成输出频率为的态可表示为．s+s+S=1，i∈{A，B，c}。M相交流电的电力变换器。其拓扑结构如图1所示，该2矩阵变换器的空间矢量调制策略拓扑结构核心是由3X3一共9个双向开关构成的，这9矩阵变换器的调制方法分为直接变换法和间接变个双向开关定义为Sij(i=A，B，C；j=a，b，c)。双向开换法。空间矢量是表示三相电压电流的大小和相位最关是具有正反两个方向导通和关断能力的一种开关。简便和有效的方法，三相电源中三个向量

4、用一个旋转的这9个双向开关构成了3行3列的矩阵，矩阵中的每一空间矢量来表示，三个向量之间的相位互差120。，它们个开关都可使交流输入的任意一相和交流输出的任意的幅值随时间的改变而改变且和为0。假定三相电压的某一时刻的瞬时值为、、，则空间矢量合成后基金项目：黑龙江省教育厅高职高专院校科研项目+科学技术的电压值，为式(1)研究(指导)项目+基于微机测控技术的自动变频调速节能节水灌溉系统的研究与开发+12525073阶段=÷(u·e。+e20+·e20)(1)J性研究成果研究交一直变换和直一交变换的空间矢量调制技作者简介：史洁(1984一)，女，讲师，硕士，研究方向为电气工程。2014年第6期农

5、机使用与维修23abcABC400200上上TTT0-200pa／Spb／Spc／．SAp／SBp／SCp／．400Upnlia／Ana／snb／Snc／SAn／SBn／scn／———n图6等效的交一直一交变换器环节感性负载；控制部分用来实现空间矢量调制算法，调整图8／o=150Hz时输入相电压、相电流波形矩阵式变换器输出的电压基波频率和电压传输比等参数。3．1系统仿真主电路系统仿真模型的主电路由三相电源、矩阵变换器、三相对称阻感负载组成，如图7所示。●_-Bb_-BCV山C_-CI-bc]l矩阵变接嚣⋯⋯一』。旧电VABm~图9fo=150Hz时输出相电压、相电流波形实现矩阵式变换器的交

6、一交直接变换。输出频率和幅值可以调整，而且谐波分量很少，稳定性好。!．4结束语_L一v一tL一．r_]本文分析了矩阵式变换器拓扑结构，并推导了矩阵nt，式变换器空间矢量调制算法，建立了MATLAB／Simulink的矩阵式变换器的仿真模型。在矩阵式变换器输出频II脚率为150Hz时，对输入端和输出端的电流电压波形进LCVoltageMeuurmnent2Il-PDoiwscerqe~tei,l：—．1行了仿真分析。从仿真结果上我们可以很清楚地观察到矩阵式变换器的优越性能，验证了矩阵式变换器的可图7系统仿真主电路模型行性。为矩阵式变换器的软、硬件调式及控制策略的改其中，矩阵变换器由9个双向开

7、关组成，每一个双进提供了理论依据，为矩阵式变换器的工业实际设计奠向开关由2个IGBT和2个二极管反并联而成，每一个定了基础。双向开关中的IGBT都是单独控制的。参考文献：3．3仿真结果[1]杨苹，吕学瑜．矩阵式变换器的控制系统研究[J]．电力电在仿真前，需要设置一下仿真参数。仿真参数主要子技术，2011，45(3)：9—12．设置输入电压的幅值、频率、调制系数m。输入电压幅[2]杜柏楠，赵玉林．矩阵式电力变换器的仿真研究