整流级无零矢量TSMC的研究.pdf

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1、研究与开发整流级无零矢量TSMC的研究董锋斌皇金锋蒋军（陕西理工学院电气工程系，陕西汉中723003）摘要根据双级式矩阵变换器（TwostageMatrixConverter简称TSMC）的工作原理，讨论了整流级和逆变级的调制策略。分析了双向开关整流级无零矢量的调制目的，推导了占空比的数学表达式。并用PSIM仿真软件对TSMC的调制策略进行验证，仿真结果表明了理论分析的正确性，为TSMC的实现提供一定的理论依据。关键词：双级式矩阵变换器；整流级；逆变级；占空比；PSIMResearchforRectifierStagewithoutZeroVectorsofTSMCDongFengbinH

2、uangJinfengJiangJun(DepartmentofElectricalEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong,Shaanxi723003)AbstractAccordingtotheoperationalprincipleoftwostagematrixconverter，themodulationstrategiesofrectifierstageandinverterstagearediscussed.Themodulationgoalofrectifierstageismadeupofbi-direction

3、alswitchwithoutzerovectorsareanalyzed.Themathematicalexpressionsofdutyratioarededuced.ThemodulationstrategiesofTSMCaretestedandverifiedwithPSIMsoftware.Simulationresultsshowthevalidityoftheoreticalanalysis.Thusprovidesatheorybasisforrealization.Keywords：twostagematrixconverter；rectifierstage；inver

4、terstage；dutyratio；PSIM[2-3]发展潜力的新一代绿色环保型电力变换器。对其1引言进行研究，将有助于TSMC产品化和广泛使用。相对于别的电力变换器，矩阵变换器（Matrix2TSMC的基本原理Converter，简称MC）具有以下优点：①输入电流可控制成正弦，对电网谐波污染很少；②输入功率2.1TSMC的拓扑结构因数任意可调；③能量可双向流动，具有四象限运如图1所示，TSMC的拓扑结构如图1（a）所行的功能；④无中间直流储能元件，变换器体积小，示。在图1（a）中，S表示理想双向开关，kj效率高。MC自提出来至今已有三十多年的发展，k∈{a,b,c,A,B,C}，j∈{

5、p,n}。TSMC能量要能双向虽取得了许多成果，但至今仍停留在理论研究和实传输，S均采用双向功率开关，若由两个单向功率kj验样机阶段，不能广泛使用，主要原因有：①复杂开关组合成一个双向开关，TSMC拓扑中需要24个的四步换流增加了控制的难度，降低了系统的可靠单向开关。在有些工况下，不需要能量双向传输，性；②控制策略复杂；③钳位电路开关数量多，系TSMC的拓扑中仅需要9个单向开关。但最常用的[1]统成本高等。作为MC家族中的双级矩阵变换器是18开关的TSMC，如图1（b）所示。为了获得（TwostageMatrixConverter,简称TSMC）具有以最大的电压利用率，整流级无矢量的TSM

6、C被认为[4]下特点：①无需采用MC的四步换流法，整流级开是较好的一种调制策略，这里就此为研究对象，关可实现零电流换流，逆变器开关采用传统的逆变对其原理进行分析。器换流方法，提高系统的可靠性；②具有和MC一2.2TSMC的调制策略样的输入输出性能；③利用中间直流环节作为母线，TSMC中将整流级和逆变级分开，下面分别讨可实现多逆变器输出；④在一定约束条件下，可以论整流级调制和逆变级调制。减少开关器件的数量。因此，TSMC是一种更具有（1）整流级的调制基金项目：陕西省教育厅科学研究计划资助项目（09JK374）2010年第9期25研究与开发个线电压分别为u、u，那么在一个PWM周abac期内的

7、第一段，控制相应开关使u=u=u，在pndcab第二阶段，使u=u。其余五个区间依次类推。dcac为实现目的二，应使每相输入电流的大小在任意时刻与其同一相电压成正比关系。即在一个PWM周期内，应该保证各相输入电流局部平均值与相应输入电压值成正比。以第一区间为例，在一个PWM藝周期内，局部直流平均电流i为一恒定值，三相输dc藝藝藝（a）入电流局部平均值为i、i、i，输出直流电压u、abcabu对应的两个时间段的占空比分别为