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电压输入论文范文

　　摘要: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.关键词:矩阵整流器;电流空间矢量调制;;控制策略;输入电压不平衡0 引言矩阵整流器由矩阵变换器演化而来是一种通用的降压型三相AC-DC变换器,具有矩阵变换器的能量双向流动,正弦输入电流,高功率因数,不需要直流储能件,体积小等优点不仅可以用于直流电机的四象限运行,直流励磁,功率因数校正,并网发电等场合,也可作为一种准稀疏矩阵式电力变换器的前级电路.国内外的学者对矩阵变换器进行了大量的研究并取得了令人鼓舞的成果,而在矩阵整流器领域研究还不够充分.国内学者对对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扇区可变和瞬时值计算进行改进本文根据矩阵整流器的拓扑结构特点,分析了矩阵整流器输入电压不平衡对输出直流电压波形的影响,提出一种基于电流空间矢量调制带的闭环控制策略,

　　 1 矩阵整流器电流空间矢量调制

　　矩阵整流器的拓扑结构如图1所示,它由5部分组成:为网侧输入电压;为输入滤波器;为由6个双向开关组成的主电路;为输出滤波器;为负载.

　　图1矩阵整流器拓扑图设输入电压为正相序,矩阵整流器需要满足三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N Vpn ia ib ic S11 S12 S13 S21 S22 S23 Vector 1 Vac Idc 0 - Idc 1 0 0 0 0 1 2 Vbc 0 Idc - Idc 0 1 0 0 0 1 3 -Vab - Idc Idc 0 0 1 0 1 0 0 4 -Vac - Idc 0 Idc 0 0 1 1 0 0 5 -Vbc 0 - Idc Idc 0 0 1 0 1 0 6 Vab Idc - Idc 0 1 0 0 0 1 0 7 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 8 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 9 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 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进行矢量合成(如图2所示),在复平面内以角速度ωi匀速转动,其目标电流矢量等于(为输入电流空间矢量的模).图2中~Ⅵ代表6个输入电流扇区,它按照相电压的过零点进行划分输入电压区间,并进行电流矢量的选择.假设在某一时刻需要合成的电流矢量为,它相邻的两个电流矢量,相位超前的一个为,相位滞后的一个为,与的夹角为θ,且θ[060°].将和进行PWM合成,得到目标电流矢量,目标电流矢量的合成原理如图所示.在实现输入电流和输出电流调节的同时,还要保证输出直流不能断续.因此,在和合成的同时,还需要一个零矢量,合成公式如下: (1)

　　其中Ts为一个PWM调节周期的时间Tα(θ),Tβ(θ)和T0(θ)分别为一个PWM调节周期内,和三个电流矢量的作用时间

　　 (2)

　　 (3)

　　 (4)

　　式3)~(4)中,α(θ),β(θ)和0(θ)分别为,和的占空比函数.输入电流空间矢量顶点的运动轨迹由至顶点所围成的正六边形的内圆.,令电流的调制系数,[01].文献[]已一个开关周期内输出电压的平均值为:

　　等于 ()

　　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.

　　 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正序分量VP和负序分量VN之和:

　　中和分别为正序分量和负序分量输入电压的幅值;和分别为正序分量和负序分量的初始相位.当输入电压平衡时,矩阵变换器电流空间矢量算法与开关函数算法本质上相同,因此当输入电压不平衡时电流空间矢量算法可以参考此时改进的开关函数算法来.矩阵变换器的间接传递函数将其转化为虚拟整流和虚拟逆变.由于矩阵整流器和矩阵变换器间接调制模型的虚拟整流本质相同,借用矩阵变换器间接调制模型的虚拟整流器部分,可得:

　　等于等于 (7)

　　将式代入式得:

　　 (8)

　　其中为矩阵变换器虚拟整流部分的传递函数.由式可知,输入侧三相电网电压不平衡时,矩阵整流器的输出电压由两部分组成:一部分是正序分量幅值为直流分量另一部分是序分量幅值为,序分量频率输入余弦波频率的两倍.

　　 3矩阵整流器补偿

　　由式可知,在一个开关周期内输出电压的平均值可以通过调节调制系数m和输入功率因数角来实现.一般情况下希望采用单位功率因数,通过调节电流控制空间矢量的调制系数m,实现对输出直流电压的控制,达到输出直流电压恒定的目的.调制系数和的模为常数,而就是所要获得的期望电流,即期望控制的电流与调制系数m存在线性关系.PI输出值乘以一个常数便可获得所需的调制系数m,矩阵整流器反馈补偿控制策略如图4所示.

　　 4 系统仿真分析

　　电流空间矢量算法与相结合,Simulink平台上建立模型进行仿真分析[16-17],动态调整调制系数m,并计算出各开关在一个PWM周期内的占空比,驱动S11 ~ S23的开关实现三相AC/DC的变换.仿真条件:三相输入相电压为工频有效值220 V,开关频率10 kHz;调制系数为0.8;负载电阻5 Ω,电感mH;输入滤波器的电感1 mH,电容5 μF;输出滤波器的电感mH,电容μF.

　　图4整流器补偿控制策略

　　图5 三相AC-DC矩阵整流器的

　　三相输入电压平衡时,设输入电压为:

　　三相输入电压不平衡时,设输入电压为:

　　 10)

　　三相输入电压时,设输入电压为:

　　 11)

　　 1) 仿真三相输入电压平衡和三相输入电压不平衡情况.参考式,标准三相380 VAC/50 Hz余弦交流电源供电,初相为0,输出直流电压平均值为355 V,波电压峰峰值为10 V,输入电流基本为正弦而且与输入电压同步,含有一定量的谐波.参考式,标准三相380 VAC/50 Hz余弦交流电源供电,其中A相电压幅值为255 V,其余两相幅值为311 V,初相为0,输出直流电压平均值为330 V,波电压峰峰值为V,纹波的频率为输入电压频率的两倍,输入电流基本为正弦而且与输入电压同步,谐波含量较高(仿真结果见图中的a)和b)).从仿真图(b),可以看出输出直流电压波形存&

电压输入和电流输入:11月12日共射极放大电路为什么输入与输出反相、电流转换成电压、与负载

#22312;两倍于输入频率的纹波,验证了式计算的正确性.

　　仿真在三相输入电压不平衡(具体参数参考)(仿真结果见图中的和)5 结论

　　 1)在三相输入平衡情况下,采用电流空间矢量算法对矩阵整流器进行三相输入电压AC/DC调制,能够通过电流调制系数对输出电压进行调整,并且输出电压稳定,偏差4.9%;纹波较少,峰峰值为10 V.输入电流与输入电压同相(功率因数为1),输入电流接近弦,但含有一定量谐波,需要进一步改进.

　　 (a)三相输入电压平衡时波形

　　 (b) 三相输入电压不平衡时波形

　　 (c)式10)输入带反馈控制补偿波形

　　 d) 式11)输入带反馈控制补

　　图矩阵整流器输入输出电流的仿真波形

　　 2)当出现三相输入电压不平衡时,采用电流空间矢量算法对矩阵整流器进行三相输入电压AC/DC调制,输出电压由直流部分和两倍于输入电压频率的纹波(与计算结果相符).输出直流电压与计算结果偏差11.5%,电压纹波的峰峰值为45 V.输入电流与输入电压基本为同相正弦波,谐波含量明显增加.

　　 3)波电压峰峰值为45 V波峰峰值为V.通过上述分析可知,用带反馈闭环控制的电流空间矢量调试算法能够保证输出电压的平均值与设定值一致并且有效抑制纹波,同时对输入电流谐波也有一定改善.

　　 4)在仿真的过程中发现,适当增大输出滤波器的电容,可以抑制输出直流电压的纹波.在矩阵整流器电流空间矢量调制算法中增加输出反馈闭环控制环节,能够得到接近期望值的输入输出波形仿真结果验证了控制策略的有效性.

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　　 The Study of Feedback Control Strategy for Matrix Rectifier(四号)

　　 Xing Ming1,2 Xing Ming 1 Xing Ming 1(小四号)

　　 (1.danwei 2.danwei )

　　 Abstract: (五号)The input voltage unbalance and drop situation of matrix converter will affect the output dc voltage, a feedback control strategy with current space vector modulation algorithm is adopted. Through the real-time detection output dc voltage pared with the target voltage. The proportional integral control is used to adjust dynamically the modulation coefficient and ensure the 论文范文erage output voltage consistent with inhibition of ripple at the same time. In order to validate the control strategy, a practical simulation model of matrix rectifier is built up with Matlab/Simulink and simulated under the condition of balanced three-phase input voltage, imbalanced three-phase input voltage and voltage drop . The results are consistent with analysis.(小五号)

　　 Key Words: Matrix Rectifier; Current Space Vector Modulation; Feedback Control; Imbalanced Three-Phase Input Voltage

　　作者简介:男1978年生,广东东莞人博士研究生研究方向为电力电子与电力传动.[P] 专利 [R] 报告 [S] 标注 [C] 会议录

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　　 2016年广东省测控与计量仪器学术会议

　　王志平谢运祥矩阵整流器

　　 2017年第34卷第1期自动化与信息工程 37

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　　图2 输入相电流空间矢量图