高频矩阵整流器设计和实现 电气工程及其自动化专业VIP专享VIP免费

第一章绪论一课题背景一九七六年，B.Pelly与L.Gugi指出了矩阵变换器的观念和思想，在那个时候试图靠晶闸管以及外界强制转换器电路来构造和实行双向开关，然而这一思想会增大转换器设施的体积。一九七九年下半年,学者文图里尼和阿莱西娜提出了一个矩阵变换器的控制策略可以实现矩阵变换器的任意相的输入和输出，这个实验结果让矩阵变换器得到了长远的发展，控制策略在一定程度上简化了矩阵变变换器系统内所含的谐波含量，但由于其电压传输比小于0.5，其发展受到影响的各种限制条件。在20世纪80年代末和90年代初的时候，电力电子设备的价格正在接二连三的下降，而且开展了探究根据科技标准的持续改良以及微电子科技的进展，矩阵转换器的探究亦开启了在新的发展方向，调整战略逐步开展，科学家相继加入实验室建造了仿真的模型和实验设施。因为微处理器（CPU）的处理速度一般情况下都很低，其运作的频率受限，电力电子器件的换流技术也没有很齐全。人们研制出来的实验设施的输出电压的频率基本较低，通常低于电网频率。目前在电力改造中应用广泛设备内的双向开关由两个单向开关组成，可以使瞬间阵列转换器的输出电压频率增加到输入频率的2~3倍。在过去的30年里，有很多专家学者对矩阵变换器的研究工作投入了大量的精力，并且获得了大量成效良好的科研结果。现在，矩阵转换器的极限的输出功率最大值可为二十二千瓦或者更大，在MATLAB这一仿真软件的基础上，在实验电路中应用的大部分控制器TMS320C30、C40DSP、CPLD等。二零零二年，加拿大人Tomsun与张杰指出了y一个过调制方法，把这个调制方法使用在矩阵转换器，能够使电压传输的比例接近一比一。最近十几年，大量科学家改良和探究过矩阵转换器的几类控制办法，威斯康辛-麦迪逊大学的T.A.Lipo学者研究了输入电压不对称时矩阵转换器的控制策略；之后，学者V.P.Mordatch改进了传统的空间向量调制策略，提出如果在空间向量调制中省略零量，可以减少切换时间，提高输入输出的电压增益；丹麦彼得尼尔森学者提出了改良维持矩阵转换器的办法。在对实验设施的研发间，教授在一九九五年研发出两千瓦功率的矩阵转换器TMS320E14是DSP控制器使用空间矢量调节，输入的功率因数将近一，输出的频率范围在零至一百六十七赫兹。二零零一年，清华大学的黄立培教授开始把矩阵转换器运用在性能非常高的交流变频调节系统中，凭借智能电源模块，逆阻IGBT模块以及单管IGBT模块构造了交叉矩阵转换器的实验设施。二零零四年，日本的大川公司于市面上推介了矩阵转换器实践上的使用，容量达到5.5~22kW。2005年，英国的谢菲尔德大学中的一个研究队伍研发了一类在无传感器调控的基础上的矩阵转换器，将其运用在海洋深处对车辆进行控制。二零零六年IN，清华大学的庄新福教授使用了一类新的双向开关RB-IGBT，从而使异步电机恒压频比控制成为现实。上海大学研发出一类在SVM基础上的矩阵转换器，开关频率输出的最高值为八千赫兹，三千两百零二千瓦，容量的综合指数大部分满足了国际先进水平的要求。总结以上内容，在电力电子科技的不断发展下，矩阵转换器的性质和功能在逐步增高，然而现在所拥有的投入实践中使用的纯熟的产物不多，仍然有一些需要处理的疑问。比如，调控策略相比来说比较复杂，计算工作量较大。这些问题在一定程度上阻碍了它的推广和应用。随着现代科学技术的日新月异，电力电子技术不断向前发展的趋势，矩阵整流器已经逐步变成现代电工技术中不可或缺和最具有影响力的一部分，得到大面积推广及深入研究，整流技术是整个电力电子技术中应用最为广泛的技术之一，在一项研究表明，整流技术的应用在所有电力电子装置中占百分之七十甚至更高，可见，整流装置的应用是十分广泛的，他的大部分应用在以下几个方面：（1）居民生活中，随处可见到整流装置的应用，比如家中随处可见的电器，它的供电都是经过整流装置的，比如在策划开关的电源的时候：在各类电源直接，比如通信电源，不间断电源（ups）以及通信电源等，它的设计一般把整流器当做和电网联结的主要模块。（2）在生产中的工业运用，比如交流电机的金属冶炼，调制速设施和电解电镀等生产技术，这种直流电...