基于反馈控制的矩阵整流器研究.pdf

《基于反馈控制的矩阵整流器研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、应用技术基于反馈控制的矩阵整流器研究王志平，谢运祥王裕(1．华南理工大学电力学院2．广东省自动化研究所)摘要：针对矩阵整流器输入电压不平衡和电压跌落的情况会对输出直流电压产生影响，采用一种带反馈控制策略的电流空间矢量调制算法。对实时检测输出的直流电压值与目标电压进行比较，再采用比例积分控制动态调整调制系数，保证输出电压平均值与设定值一致，同时抑制纹波。在Matlab／Simulink平台上建立模型，设定三相输入电压平衡、三相输入电压不平衡和电压跌落等情况进行仿真，仿真结果验证了所研究控制策略的正确性和有效性。关键词：矩

2、阵整流器；电流空间矢量调制；反馈控制；控制策略；输入电压不平衡对输出直流电压波形的影响，结合矩阵变换器相关的0引言控制策略，提出一种基于电流空问矢量调制带反馈的矩阵整流器由矩阵变换器演化而来，是一种通用闭环控制策略，对实时检测的输出电压与设定值进行的降压型三相AC．DC变换器，具有矩阵变换器的能比较，动态调整调制系数，保证输出电压平均值与设量双向流动、正弦输入电流、高功率因数，不需要直定值一致并且抑制纹波。流储能元件，体积小等优点。不仅可以用于直流电机l矩阵整流器电流空间矢量调制的四象限运行、直流励磁、功率因数校正、并

3、网发电等场合，也可作为一种准稀疏矩阵式电力变换器的前矩阵整流器的拓扑结构如图1所示，它由5级电路¨J。部分组成：I为网侧输入电压；II为输入滤波器；III国内外的学者对矩阵变换器进行了大量的研究为由6个双向开关组成的主电路；IV为输出滤波器；并取得了令人鼓舞的成果，而在矩阵整流器领域研究V为负载。还不够充分_2。】。国内学者对矩阵变换器或矩阵整流：V一：器不平衡工况下的研究情况：文献[1]、[11]、[12]对一}PLj2矩阵整流器的开关函数算法和电流空间矢量调制算}法进行了研究，并针对输入电压不平衡的条件采用基⋯_于

4、扇区可变和瞬时值计算进行改进；文献[2]为保证电—盥I，nI网电压非正常情况下矩阵变换器的安全稳定运行，提。ll1—弋．一1出一种带前馈补偿的双空间矢量闭环控制策略，可有．L_——效抑制矩阵变换器在电网电压非正常工况下输出电—@～l压及输入、输出电流波形的畸变，谐波含量明显减少；I文献[3]对影响矩阵变换器输出波形畸变的原因进行I岳薄NLd2分析，认为输出波形畸变是由多种因素造成的，主要II包括窄脉冲、换流延时和管压降等，提出直接时间补图1矩阵整流器拓扑图偿方法以抵消换流延时带来的波形畸变，在极低调制输出时，对管压进行

5、前馈补偿。本文根据矩阵整流器假设输入电压为正相序，矩阵整流器需要满足三的拓扑结构特点，分析了矩阵整流器输入电压不平衡相输入电压任意两相不能短路和输出电流不能断路的要求，共有9种开关组合，如表1所示。在实现输入电流和输出电流调节的同时，还要保表1输入电压正相序时电流空间矢量证输出直流不能断续。因此，在和L合成的同时，NlS11S12S13S2l$22$23Vector还需要一个零矢量，合成公式如下：一1O一厶10OO01一2O厶。一厶O10O01=++㈣一3·6-厶，dO01O1O0l3一4一一厶。0，d0O11O0l4

6、其中，为一个PWM调节周期的时间；(、一5-0-厶。。0OlOl0ls一和(分别为一个PWM调节周期内、和厶6厶一厶。O1O00l0l6—7000O1O01OOI1—8000O01O01OI一9O0OO0Ol0O1I9=：冒si×si一(2)表1中前6种是有效矢量，后3种是零矢量。在一个PWM开关周期内，有效矢量按照要求作用一段=⋯sin时间为输出提供电压，剩下的时间为零矢量作用时间，没有电压输出，只提供负载续流[13-14]。矩阵整流器输入电流空间矢量由输入电流(：_1_fo(a)一(4)进行矢量合成(如图2所示)，

7、在复平面内以角速度式(3)～(4)中，(、和(分别为、Ie∞匀速转动，其目标和／o的占空比函数。输入电流空间矢量Ir。f顶点的运动轨迹由至顶点所围成的正六边形的内圆。根据分舸得骨s(3㈣=丁,／5-此令屯流⋯冒=冒⋯文献[1]已说明一个开关周期内输出电压的平均值为：={×V×cos(~)(5)其中，为输入相电压的幅值；为输入电流相对输入电压的位移。直流输出电压由电压调制系数、输入相电压幅值和功率因数角决定挖]。2输入电压不平衡分析在实际应用中常常会出现非正常工况，其中三相输入电压不平衡最为常见。输入电压不平衡，指的是矩

8、阵整流器输入侧三相电网电压的幅值不相等。根据对称分量法原理，三相不平衡的输入电压可以分解为ref，目标电流矢量的合成原理如图3所示。图目标电流矢量的合成2013年第34卷第1期自动化与信息工程35lcos(cqt+)l序分量产生，幅值为的直流分量；另一部分是^=+=lcos(~t一120。+)llVpcos(coit+120。+)