空间矢量调制的矩阵式变换器的仿真模型.pdf

在现代电力电子技术领域，矩阵式变换器作为一种新型的AC/AC变换器引起了广泛关注。矩阵式变换器在传动系统中的应用越来越广泛，这主要得益于其优良的调速性能和显著的节能效果。矩阵式变换器与传统的交-交变频器和交-直-交变频器相比，具备了几个显著特点：控制自由度大，输出电压频率可调，输入功率因素可调节，能量可双向流动，无中间直流环节，结构紧凑，体积小，效率高。这些优点使得矩阵式变换器成为电力电子技术领域研究的热点之一。 矩阵式变换器的调制策略主要分为三种：直接变换法、电流跟踪法和空间矢量调制法。其中，空间矢量调制法在矩阵式变换器中的研究较为广泛和成熟，它不仅可以控制输出电压波形，还可以控制输入电流波形，改变输入功率因数，是最具发展前景的一种调制策略。 本文利用MATLAB/SIMULINK软件包建立了采用空间矢量调制法的三相交-交矩阵式变换器的仿真模型，并对模型进行了计算机仿真，目的是为了更好地研究这种控制策略。仿真模型的主电路包含三相输入三相输出的交-交矩阵变换器结构，该结构中包含9个双向开关。通过对这9个双向开关的逻辑控制，可以实现对电源电压和频率的变换，向负载提供幅值和频率可调的电压和电流。 在仿真模型中，每个开关由单向开关组合而成，因为目前市场上尚无具有双向电压阻断能力和自关断能力的大功率双向半导体开关器件。在任何时刻，9个矩阵开关中只能有3个开关同时导通，并且与每相负载相连的3个开关中只能有一个导通。通过按一定规律控制这9个矩阵开关的导通和关断，矩阵变换器的输出电压和输入电流的基波分量可以按照特定的幅值进行控制。 在电力电子技术的发展中，为了克服传统变频装置的固有缺陷，如开关功率元件数量过多、输出频率低、功率因数低等问题，研究具有优良控制性能和优良输入电流品质且成本低、结构紧凑可靠的新型交-交变换器已经成为当前的发展趋势。矩阵式变换器可以实现上述要求，它具有双向开关的特性，能够提供更高的灵活性和控制精度，适用于多种电力电子应用场合。 通过对矩阵式变换器的仿真研究，可以更好地理解其工作原理、控制策略以及性能表现，这将有助于在设计、优化和应用这些变换器时做出更加明智的决策。随着计算机技术、控制理论和电力电子器件技术的不断进步，未来矩阵式变换器有望在更多领域得到应用，并在性能上实现进一步的突破和创新。