基于双级矩阵变换器的起动发电系统起动控制策略研究

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1、中图分类号：TM46论文编号：102870315-S080学科分类号：080804硕士学位论文基于双级矩阵变换器的起动/发电系统起动控制策略研究研究生姓名梁莹学科、专业电力电子与电力传动研究方向功率变换技术指导教师周波教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年一月I中图分类号：TM46论文编号：102870315-S080学科分类号：080804硕士学位论文基于双级矩阵变换器的起动/发电系统起动控制策略研究*研究生姓名梁莹学科、专业电力电子与电力传动研究方向功率变换技术指导教师周波教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年一月II*国家自然科学基

2、金资助项目（51177069）NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonStartControlStrategyforStarter-GeneratorSystemBasedonTwoStageMatrixConverterAThesisinElectricalEngineeringbyLiangYingAdvisedbyProf.ZhouBoSubmittedinPartialFulfillmen

3、toftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015IV南京航空航天大学硕士学位论文承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书

4、）作者签名：日期：V基于双级矩阵变换器的起动/发电系统起动控制策略研究摘要起动/发电系统实现了发电机与起动机的统一，引起了人们的广泛关注。双级矩阵变换器（TSMC）作为一种新型的交-交变换器，具有结构紧凑、输入功率因数可调、能量可双向流动等优点。将双级矩阵变换器应用于交流起动/发电系统，可提高系统的功率密度及可靠性，使其成为起动/发电系统的一个重要研究内容。本文首先阐述了基于双级矩阵变换器的起动/发电系统（TSMC-S/G系统）的工作原理，包括双级矩阵变换器和混合励磁同步电机的基本原理，并利用Matlab/Simulink软件建立了系统的仿真模型；然后，对系

5、统的起动控制策略进行研究，采用空间矢量控制策略实现起动。由于TSMC直流母线没有储能元件，为了抑制母线电压波动给系统带来的影响，设计了合适的重复控制器；针对系统起动工作时若电机功率因数角大于30°而引起的安全换流问题，分析了扇区中不同开关状态下的电流流通路径，提出了一种确保系统中电流始终存在流通回路的安全换流调制策略；针对TSMC-S/G系统起动和发电拓扑不同的问题，分析了切换过程中系统各部件的运行状态，给出了可行的起动/发电切换方案。最后，搭建了一套TSMC-S/G系统的实验平台，介绍了系统的软硬件设计，通过仿真和实验验证了本文的研究内容。关键词：双级矩阵

6、变换器，起动/发电系统，矢量调制，重复控制，安全换流，切换策略VI南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTThestarter/generatorsystemcombinesthestarterandthegenerator,anditarousedwidespreadconcerns.TwostagematrixconverterisanovelAC-ACconverterwiththefeatureofcompactsize,adjustableinputpowerfactorandbidirectionalpowerflow.TSMCisusedi

7、nstarter/generatorsystemtoimprovereliabilityandpowerdensity.Itbecameasignificantresearchhotspotofthestarter/generatorsystem.Firstly,thebasicprinciplesofthestarter/generatorsystembasedonatwostagematrixconverter(TSMC-S/Gsystem)aredemonstratedinthispaper,includingtheprinciplesofthetwo

8、stagematrixconverterandthe