基于直接傳遞函數(shù)法控制的矩陣變換器建模與仿真畢業(yè)設(shè)計論文-資料下載頁
2025-06-27 20:30本頁面
【正文】 色部分為A相的輸出電流，紅色部分為采樣部分；下邊圖藍(lán)色部分為 時諧波的頻率及其幅值，的總諧波含量THD=%。綜上，直接傳遞函數(shù)法調(diào)制策略在矩陣變換器中是適用的，并且可以得到很好的輸出電壓、電流波形，總諧波畸變率THD也并不大。利用的公式合成三相輸出電流，如圖 4 4。圖 4 4 三相輸入電流 從圖中可以看出，某一項輸入電流由輸出電流乘以的某一行得到。由于直接傳遞函數(shù)法的調(diào)制策略是以合成任意頻率、任意幅值的輸出電壓為目的，再根據(jù)矩陣式變換器安全運(yùn)行的兩個基本原則，所以要求合成某相輸出電壓的的某一列有且只有一個開關(guān)管導(dǎo)通。而某一相輸如電流又等于輸出電流與的某一行的乘積。在合成輸出電壓的某一時刻的某一行可能會有不止一個開關(guān)管導(dǎo)通，從而導(dǎo)致輸入電流的b項出現(xiàn)較大的偏差。這也是直接傳遞函數(shù)法的弊端。 THD與輸出頻率的關(guān)系THD，即輸出波形的總諧波含量?？傊C波含量THD的大小就代表輸出波形的質(zhì)量好壞，THD越小說明輸出波形越好，反之則說明輸出波形越差。本文在設(shè)定采樣周期數(shù)number of cycles為1的前提下，通過對輸出電流a相進(jìn)行快速傅里葉變換，觀察其在不同的輸出頻率下THD的大小，得到如圖 4 5：圖 4 5不同輸出頻率時的THD從圖中可以看到，隨著輸出頻率的增大，總諧波畸變率THD會呈線性增大，但即使當(dāng)時，總諧波畸變率，總諧波畸變率THD并不算很大，如果繼續(xù)增大輸出頻率，總諧波畸變率也會隨之增大。這就提醒我們，直接傳遞函數(shù)法調(diào)制策略變頻并不適用于高頻，不過，在低頻時這種調(diào)制方法可以得到很好的輸出電壓、輸出電流。 開關(guān)頻率與THD的關(guān)系開關(guān)頻率，即IGBT每秒完全導(dǎo)通、關(guān)斷的次數(shù)。開關(guān)頻率越高，一個周期內(nèi)脈沖數(shù)越多，IGBT的開關(guān)損耗越大，對整個系統(tǒng)的要求也會越高，但是輸出電流的波形的會變好。本文在固定輸出頻率的條件下，分別在開關(guān)頻率為5kHz、10kHz、20kHz、25kHz的情況下對輸出電流a相進(jìn)行FFT分析，觀察總諧波畸變率THD的大小，得到如圖 4 6：圖 4 6不同開關(guān)頻率下THD的大小從圖中可以看到，開關(guān)頻率為5kHz時，對輸出電流進(jìn)行快速傅里葉變換FFT分析后總諧波畸變率THD的值相對較大，而當(dāng)開關(guān)頻率在10kHz以及大于10kHz時，相同輸出頻率時輸出電流的總諧波畸變率THD基本不變。我們知道，開關(guān)頻率增大，開關(guān)管的開關(guān)損耗會增大，功率模塊發(fā)熱增加，有可能燒壞管子。而我們可以看到，利用直接傳遞函數(shù)法的調(diào)制策略時，只需要開關(guān)頻率達(dá)到10kHz就可以得到很好的輸出電壓、輸出電流，并減少噪音影響。第5章 總結(jié)與展望本文針對矩陣變換器的直接傳遞函數(shù)法控制策略進(jìn)行了驗證，分別對矩陣變換器的輸出電壓、輸出電流、總諧波畸變率THD，以及THD與采樣圈數(shù)和輸出頻率的關(guān)系進(jìn)行了深入探討。對矩陣變換器的雙向開關(guān)構(gòu)成和換流策略進(jìn)行了詳述，并通過嚴(yán)密的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)出調(diào)制矩陣的表達(dá)式。，我們搭建了矩陣式變換器直接傳遞函數(shù)策略的仿真模型，仿真實驗結(jié)果驗證的輸出電壓的頻率可調(diào)的正確性。，結(jié)果證明直接傳遞函數(shù)調(diào)制策略要求的開關(guān)頻率低，以及總諧波畸變率THD低等問題。當(dāng)然，在本文的仿真過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了一些直接傳遞函數(shù)法的弊端。，我們發(fā)現(xiàn)由于直接傳遞函數(shù)法只考慮合成輸出電壓而忽略了輸入電流與調(diào)制矩陣的關(guān)系，導(dǎo)致輸入電流Ｂ相出現(xiàn)較大偏差。，通過圖 4 5可以發(fā)現(xiàn)，輸出頻率越大，THD增大的幅度越大。，隨著采樣周期數(shù)的增加，輸出電流的總諧波畸變率會越來越小，這說明輸出電流的在起始段的總諧波畸變率比較大，而隨著時間的推移，輸出電流的諧波含量會越來越少，輸出電流波形會越來越好。我們在給定輸出頻率的條件下，逐漸增多采樣周期數(shù)，觀察THD與采樣周期數(shù)的關(guān)系，得到如圖 5 1：圖 5 1采樣周期數(shù)與THD的關(guān)系：輸出頻率較大時，輸出電流、電壓的波形、相位依然符合正弦以及相差的要求，但是輸出電流、輸出電壓的幅值會明顯減小。給定輸出頻率，觀察輸出電流電壓，如圖 5 2和圖 5 3所示：圖 5 2輸出頻率時三相輸出電流圖 5 3輸出頻率時ａ相輸出電壓及其濾波后波形，而如果要觀察輸入電流和輸入電壓的相位差，進(jìn)而得到功率因數(shù)則必須要對輸入電流進(jìn)行濾波?，F(xiàn)實中，對輸入電流的濾波模型和濾波參數(shù)的確定是一項比較大的工程，由于時間限制，我們還不能再短時間內(nèi)得到一個能很好的對輸入電流進(jìn)行濾波的模型，這還有待于進(jìn)一步的研究。 展望由于時間以及本人能力的限制，矩陣式變換器的直接傳遞函數(shù)調(diào)制策略只是停留在初步驗證和了解的過程中，解決上面的５個問題對進(jìn)一步了解矩陣式變換器的直接傳遞函數(shù)調(diào)制策略將會有很大的幫助。致謝參考文獻(xiàn)【１】 孫凱，周大寧，[M].機(jī)械出版社，2007【２】 李生民，邢新波， [J].電氣傳動，2011,41（6）：3539【３】 ,. Matrix converter controlled with the direct transfunction approach:analysis,modelling and simulation【４】 [D ].華南理工大學(xué)【５】 [D].南昌大學(xué)【６】 許東霞，李生民，[J ].西安理工大學(xué)學(xué)報【７】 李嘉杰，楊俊華，王孝紅，[J].高電壓技術(shù)【８】 Patrick , Jos233。 Converters:A Technology Review【９】 穆新華，[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報，1997.【１０】 陳伯時，[J].電力電子技術(shù)，1999.【１１】 黃立培，孫凱，鄧毅晟，[J].電源技術(shù)學(xué)報，2003.【１２】 曾雨竹，[D].【１３】 , of ACAC matrix converter,a Manufacture’s,IEEE APEC,2002.【１４】 ,and ,Design and Loss Comparison of Matrix Converters and VoltageSource Converters for Modem AC Drives,IEEE Industrial ,April 2002.【１５】 韓斌，[D]合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文，.【１６】 楊喜軍，龔幼民，[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，2011.【１７】 王兆安，[M].北京：.【１８】 [M].北京：.【１９】 孫堯，[D].中南大學(xué)博士學(xué)位論文，.【２０】 魏萍，[J]..【２１】 [D].中南大學(xué)博士學(xué)位論文，200538
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