γ-z源双级矩阵变换器研究

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1、湘潭大学硕士毕业论文学校代码10530学号201510171849分类号TM46密级公开硕士学位论文-Z源双级矩阵变换器研究学位申请人陶旋指导教师邓文浪教授学院名称信息工程学院学科专业电气工程研究方向电力电子与电力传动二〇一八年六月六日湘潭大学硕士毕业论文ResearchonTwo-stageMatrixConverterbasedontheΓ-Z-sourceCandidateTaoXuanSupervisorProf.DengWenlangCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramElec

2、tricalEngineeringSpecializationPowerElectronicsandPowerTransmissionDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,6th,2018湘潭大学硕士毕业论文湘潭大学硕士毕业论文摘要双级矩阵变换器(two-stagematrixconverter,TSMC)是一种“绿色环保”的功率变换器，具有性能优良，结构紧凑等特点，在轨道交通、电力系统、能源领域有较大的发展潜力。但是TSMC因其最大电压传输比仅为0.866

3、，受输入侧影响较大等缺陷，在工业化中仍然得不到广泛应用。虽然许多学者相继提出改进的调制策略和拓扑结构来提高TSMC的电压传输比，但这些方法仍存在电压传输比提升不明显，拓扑结构较复杂等问题。本文介绍了-Z源逆变器的拓扑结构及工作原理，分析了其特性。将-Z源引入TSMC中，提出了-Z源TSMC的拓扑结构，利用-Z源的高升压、结构紧凑、抗干扰性强等特性，以更为经济、有效的方案解决了传统TSMC拓扑电压传输比低的问题。本文分析了-Z源TSMC的工作原理，推导了其电压传输比公式，根据其工作原理提出了带直通矢量的双空间矢量调制策略，在逆变级的开

4、关切换时刻插入直通矢量，因此逆变级无需设置死区时间；根据其升压特性分析了升压因子和调制系数的关系，优化调制系数，改善了输出波形。在MATLAB/Simulink中搭建了-Z源TSMC仿真模型，通过仿真验证了所提拓扑和调制策略的可行性和有效性。最后，本文基于-Z源TSMC的理论研究搭建了实验样机，详细介绍了实验样机的硬件电路及软件系统，硬件电路主要包括：输入电源、输入滤波器、-Z源TSMC主电路、控制电路和驱动电路等；软件系统基于DSP+CPLD控制器实现调制算法、故障保护等功能。分析了实验结果，验证了-Z源TSMC拓扑及其调制策略的正

5、确性和可行性。关键词：双级矩阵变换器；-Z源网络；空间矢量调制；I湘潭大学硕士毕业论文AbstractTwo-stagematrixconverter(TSMC)isakindof"greenenvironmental"powerconverterwithexcellentperformanceandcompactstructure.Ithasgreatpotentialinthefieldofrailtransportation,powersystemandenergy.However,TSMChasnotbeenwidelyapplie

6、dinindustrializationbecauseitsmaximumvoltagetransferratioisonly0.866,anditisgreatlyinfluencedbytheinputside.AlthoughmanyscholarshaveproposedimprovedmodulationstrategiesandtopologystructurestoimprovethevoltagetransmissionratioofTSMC,thesemethodsstillhavesomeproblems,suchasth

7、evoltagetransmissionratioisnotobvious,andthetopologyismorecomplex.Thispaperintroducesthetopologystructureandworkingprincipleof-Zsourceinverter,analyzesitscharacteristics.The-ZsourceisintroducedintotheTSMC,andthetopologyof-ZsourceTSMCisputforward.Usingthehighpressurecapab

8、ility,compactstructure,anti-interferenceandsoon,theproblemoflowvoltagetransmission