基于高频矩阵变换器新型开关电源

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1、ELECTRICDRIVE2016Vol.46No.5电气传动2016年第46卷第5期基于高频矩阵变换器的新型开关电源孙梅迪，王辉，李幸（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082）摘要：针对开关电源输入级存在谐波污染、功率因数低、效率低等问题，研究了一种基于高频矩阵变换器的新型开关电源。结合高频矩阵变换器和高频变压器，经二极管全桥整流，输出稳定的直流电压，将3级结构简化为2级结构。采用双极性电流空间矢量调制算法，可保证单位功率因数输入。采用输出电压闭环控制，在输入电压波动、负载变化的情况下均可

2、保证输出电压稳定，显示了其良好的稳定性、动态性以及抗扰性。通过Matlab/Simulink仿真验证了调制和控制策略的正确性。关键词：高频矩阵变换器；开关电源；双极性电流空间矢量；闭环控制中图分类号：TM76文献标识码：ANovelSwitchingPowerSupplyBasedontheHigh-frequencyMatrixConverterSUNMeidi，WANGHui，LIXing（CollegeofElectricalandInformationEngineering，HunanUniv

3、ersity，Changsha410082，Hunan，China）Abstract:Consideringtheharmonicpopulation，lowpowerfactorandefficiencyoftheswitchingpowersupply，anovelbasedonthehigh-frequencymatrixconverterisdiscussed.Combinedthehigh-frequencymatrixconverterandhigh-frequencytransforme

4、randwiththedioderectifier，theoutputvoltageisstablewhichsimplifyingthetertiarystructuretotwo.Thebipolarcurrentspacevectorpulsewidthmodulationisusedtotheunitypowerfactor.Withtheclosed-loopcontrol，theoutputvoltageinspiteofthedisturbanceoftheinputvoltageand

5、loadcanremainstable.Finally，simulationinMatlab/Smulinkresultsverifythecorrectnessofthemodulationandcontrolmethod.Keywords:high-frequencymatrixconverter（HFMC）；switchingpowersupply；bipolarcurrentspacevectorpulsewidthmodulation（B⁃C⁃SVM）；closed-loopcontrol开

6、关电源在电力、国防、机械、交通设备及通高频矩阵变换器（HFMC）是一种新型的功率信系统等领域有着广泛应用，高频化、高效率、小变换器，有如下优势：功率因数可控；输入电流对［1］型化以及绿色化，是未来的发展方向。称正弦；真正的4象限运行；输出端无电容；输出［2］［4］传统的开关电源，采用3级结构：前级AC/直流电压调节范围宽；易于模块化。其调制算DC整流器、中级DC/AC逆变器、后级AC/DC整法主要有以下几种：开关函数算法；电流空间矢流器。其中，前级AC/DC整流器多采用桥式不控量调制算法；双线电压合成

7、算法以及其他不平衡［5-6］整流；中级DC/AC逆变器多采用逆变器和高频变条件下的改进算法。文献［7］对矩阵变换器进压器；后级AC/DC整流器多采用二极管整流器。行了开关函数的建模分析，可实现输出电压幅值输入侧不控整流产生的大量谐波会对电网造成可调，极性可调。但存在仿真实验时间长、效率污染，且功率因数低、效率不高。本文研究的新低的问题。文献［8-9］基于双线电压调制法引入型开关电源无中间直流环节，将3级结构简化为占空比负反馈，有效地抑制了输出电压畸变。双2级，实现三相-单相交流的直接转变，且为单位极性

8、电流空间矢量调制B-C-SVM可实现单位功［10］功率因数输入，降低了对电网的谐波污染，提高率因数可调，输入电流对称正弦等。［3］了供电效率。即采用高频矩阵变换器和高频变本文研究了新型开关电源的拓扑结构和工压器将前、中2级合并。作原理，分析了双极性电流空间矢量调制策略基金项目：国家自然科学基金（51507055）作者简介：孙梅迪（1992-），女，硕士，Email：739326186@qq.com53电气传动2016年第46卷第5期孙梅迪，等：基于高频矩