新型三相-单相矩阵变换器的研究与实现.pdf

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1、第47卷第3期电力电子技术Vo1．47．No．32013年3月PowerElectronicsMarch2013新型三相．单相矩阵变换器的研究与实现李后春，葛红娟，张文彬，闰凯(南京航空航天大学，自动化学院，江苏南京210016)摘要：提出一种新型三相．单相矩阵变换器拓扑。采用小容量功率补偿单元解决因单相交流输出脉动功率引起的三相输入电流畸变、功率因数低等问题。详细介绍了带功率补偿单元的三相一单相矩阵变换器调制策略，推导出负载与功率补偿单元上电压关系、调制比、占空比等一系列表达式；分析了三相输入电流与虚拟直流母线电流的关系，比较了有、无功率单元两种情况下的输入电流谐波含量。同

2、时研究表明。当负载与功率补偿单元满足一定约束条件时．由单相输出功率脉动引起的输入电流畸变可得到改善。研制原理样机．实验结果表明所提出的新型三相．单相矩阵变换器拓扑结构合理。性能优良。关键词：变换器：功率补偿单元：脉动功率中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)03-0090—03ResearchandImplementationofaNovelThree·phasetoSingle-phaseMatrixConverterLIHou-chun，GEHong-juan，ZHANGWen—bin，YANKai(NanjingUnwemi~ofAe

3、ronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Anovelthree—phasetosingle·phasematrixconverterisproposedwhichusesasmallcapacityasapowercompensationunittoeliminatethethree—phaseinputcurrentdistortionandsolvethelowpowerfactorproblemcausedbythesingle—phasepowerpulsation．Firsdy，themodulat

4、ionstrategyofthethree—phasetosingle—phasematrixconverterisintroduced，thentherelationshipofthevoltagebetweentheloadandthepowercompensationunit，modulationra—tio，dutyratioandaseriesofequationsarededuced．Therelationshipbetweenthethree—phaseinputcurrentandthevirtualDCbuscurrentareanalyzedandthei

5、nputcurentharmoniccontentisgiven．Inaddition，theresearchindi—catesthattheinputcurrentdistortioncausedbysingle—phasepowerpulsationcanbereducedwhentheloadandthepowercompensationunitmeetsomecertainconstraints．Aprototypeisbuiltup，andexperimentalresultsconfirmthatthestructureofthisnovelthree-phas

6、etosin~e—phasematrixconverterisreasonableandtheperformanceisperfect．Keywords：converter；powercompensationunit；powerpulsationFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFundationofChina(No．U1233127)；AeronauticalScienceFoundationofChina(No．2012ZC52034)1引言件的方法。通过合理设计，虽达到输出三相平衡电压的目标，但需要使用

7、的电感体积和重量均较大。三相．单相矩阵变换器可为单相用电设备提文献f5]对三相相矩阵变换器提出了一种新的供单相交流电，也可将其应用在开关电源中，将三调制策略，但其三相输入电流畸变严重，谐波含量相工频交流电变换为单相高频交流电．用于谐振大。此处研究的新型三相一单相矩阵变换器采用小感应加热。还可将其应用于电气铁道辅机系统。容量储能LC对单相脉动功率进行补偿。可实现三相一单相矩阵变换器的三相输入电流低频输入电流正弦化，减小输入电流谐波污染。谐波含量较大，单相脉动功率输出是引起这一问题的主要原因。针对这一问题，