本文關鍵詞：基于串聯(lián)型Z-源和五橋臂逆變級的雙級矩陣變換器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：雙交流電機驅動系統(tǒng)具有轉矩脈動小、系統(tǒng)可靠性高和直流母線電流諧波含量少等優(yōu)點,在電動汽車、城市軌道交通和航空航天等領域取得了廣泛應用。隨著電力電子技術和電力電子器件的發(fā)展,雙交流電機驅動系統(tǒng)正朝著小型化、經濟化和節(jié)能化的方向發(fā)展,因此對雙輸出功率變換器在空間體積、制造成本和可靠性等方面提出了更高的要求。雙級矩陣變換器(two-stage matrix converter,TSMC)作為一種新型的“綠色”功率變換器,由于具有功率密度高、輸入輸出正弦和功率因數(shù)可控等諸多優(yōu)點,已經受到國內外學者的廣泛關注。五橋臂逆變級TSMC(five-leg inverter stage TSMC,FLI-TSMC)是在TSMC基礎上衍生的一種新型雙輸出功率變換器拓撲。與傳統(tǒng)五橋臂變換器相比,FLI-TSMC拓撲消除了變換器的中間儲能元件,使電路的結構更加緊湊、系統(tǒng)的穩(wěn)定性更高。但是該拓撲具有總最大電壓傳輸比為0.866、輸出特性受輸入電壓影響大等缺陷而限制了其應用范圍。本文將近年來提出的串聯(lián)型Z-源網絡引入到FLI-TSMC拓撲中,利用串聯(lián)Z-源網絡特有的性質,解決了FLI-TSMC拓撲的一些固有缺陷,為雙輸出功率變換器的進一步發(fā)展提供了理論基礎。本文將Z-源網絡串聯(lián)于FLI-TSMC的整流級和逆變級之間,提出了一種串聯(lián)型Z-源五橋臂逆變級雙級矩陣變換器(series Z-source five-leg inverter stage TSMC,SZS-FLI-TSMC)拓撲,詳細分析了其工作原理和調制策略;針對直通矢量的插入方式和逆變級修正因數(shù)對系統(tǒng)的影響,本文提出了一種動態(tài)Z-源升壓系數(shù)的雙空間矢量調制策略,消除了死區(qū)換流時間,有效地提高了逆變級調制系數(shù),減小了Z-源電容電壓應力;針對Z-源網絡存在啟動沖擊電流大的問題,本文還提出了一種逆變級調制系數(shù)最優(yōu)的線性軟啟動控制方式,有效地減小了啟動沖擊電流。在MATLAB中搭建了SZS-FLI-TSMC開環(huán)系統(tǒng)仿真模型,通過仿真驗證了所提拓撲、調制策略和控制策略的可行性,最后設計了SZS-FLI-TSMC的實驗平臺,以DSP和CPLD為控制核心,其主要包括輸入濾波電路、主開關電路、驅動電路、信號調理電路和輔助電源電路等。利用實驗平臺驗證了本文所提拓撲及調制策略和軟啟動控制策略的有效性和可行性。
【關鍵詞】：雙級矩陣變換器 五橋臂逆變器 Z-源阻抗網絡 空間矢量調制策略 電壓傳輸比 軟啟動
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 雙輸出功率變換器研究背景及意義8-9
• 1.2 雙輸出功率變換器的發(fā)展及趨勢9-13
• 1.3 Z-源網絡研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 Z-源逆變器研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 Z-源雙級矩陣變換器研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文主要研究內容及章節(jié)安排17-19
• 第2章 FLI-TSMC拓撲結構及其調制策略19-28
• 2.1 FLI-TSMC拓撲結構及工作原理19
• 2.2 FLI-TSMC空間矢量調制策略19-25
• 2.2.1 整流級空間矢量調制策略20-22
• 2.2.2 逆變級空間矢量調制及FLI-TSMC協(xié)調控制22-24
• 2.2.3 FLI-TSMC電壓傳輸比24-25
• 2.3 FLI-TSMC仿真分析25-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第3章 串聯(lián)Z-源逆變器及其工作原理28-37
• 3.1 串聯(lián)Z-源逆變器拓撲結構及其工作原理28-32
• 3.1.1 串聯(lián)Z-源逆變器拓撲結構28
• 3.1.2 串聯(lián)Z-源逆變器工作原理28-30
• 3.1.3 串聯(lián)Z-源逆變器調制策略30-32
• 3.2 串聯(lián)Z-源網絡參數(shù)設計32-34
• 3.2.1 Z-源電容參數(shù)設計32-33
• 3.2.2 Z-源電感參數(shù)設計33-34
• 3.2.3 Z-源二極管參數(shù)設計34
• 3.3 串聯(lián)Z-源逆變器仿真分析34-36
• 3.4 本章小結36-37
• 第4章 SZS-FLI-TSMC拓撲結構及其調制策略37-49
• 4.1 SZS-FLI-TSMC動態(tài)模型37-41
• 4.1.1 SZS-FLI-TSMC拓撲結構及調制策略37-38
• 4.1.2 SZS-FLI-TSMC等效電路分析38-40
• 4.1.3 SZS-FLI-TSMC電壓傳輸比和應力分析40-41
• 4.2 SZS-FLI-TSMC改進型調制策略41-42
• 4.3 軟啟動控制42-45
• 4.4 仿真分析45-48
• 4.4.1 SZS-FLI-TSMC系統(tǒng)仿真模型45-46
• 4.4.2 SZS-FLI-TSMC系統(tǒng)仿真分析46-48
• 4.5 本章小結48-49
• 第5章 SZS-FLI-TSMC的系統(tǒng)設計49-66
• 5.1 SZS-FLI-TSMC系統(tǒng)實現(xiàn)方案49-50
• 5.2 硬件電路設計50-56
• 5.2.1 輸入濾波器設計50-52
• 5.2.2 主電路開關器件設計52-53
• 5.2.3 驅動保護電路設計53-54
• 5.2.4 信號調理電路設計54-56
• 5.3 軟件設計56-63
• 5.3.1 DSP控制器56-59
• 5.3.2 CPLD控制器59-63
• 5.4 試驗結果分析與總結63-65
• 5.5 本章小結65-66
• 第6章 總結與展望66-68
• 6.1 本文工作總結66-67
• 6.2 后續(xù)研究工作展望67-68
• 參考文獻68-73
• 致謝73-74
• 個人簡歷、在校期間發(fā)表學術論文與研究成果74

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