考虑管压降影响的双电压台成式矩阵变换器的仿真研究.PDFVIP

考虑管压降影响的双电压合成式矩阵变换器的仿真研究 方永丽 唐 轶 马星河 刘 昊 (中国矿业大学。江苏徐州 221008) 摘要:分析了矩阵变换器由于功率器件管压降引起 在双向开关未商品化以前，一般由两个单向 的输出电压误差和谐波增大的机理。荃于双电压合 自关断器件IGBT和两个快速恢复二极管组合而 成策略，提出了管压降补偿的方法。该方法不需要 成。双向开关有多种连接形式，包括桥型、共发射 增加额外的硬件，通过简单的软件编程即可实现。 极的反向申联模式和共集电极的反向申联模式等 仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。 阁。图1中绘出了共集电极的反向申联模式。 关键词:矩阵变换器;管压降;双电压合成:谐波; Sil 1 S21 I S31 补偿 1.引言 S12 近年来，矩阵变换器以其诸多理想特性成为国 内外研究的热点.这些特性包括11-31:正弦的输入 S13 I S23 输出波形;能t可双向传输;愉入功率因数可控; 无中间直流环节及相应的滤波电容，其动态响应 Vbl Ve 快，功率密度大。目前，已有多种矩阵变换器的调 制策略提出，主要包括venturini法111,空间矢量法 [21和双电压合成法 1等。在这些调制策略中，都没 有考虑管压降对输出电压的影响。从双向开关的构 成来看，矩阵变换器的管压降与传统的逆变器相比 图1矩阵变换器的拓扑结构 下面以图2的单相矩阵变换器为例来说明管 更大。这些理想化的调制方法不可避免地会使输出 压降对输出电压的影响。为保证矩阵变换器的正常 电压产生误差，从而产生谐波电流，使系统性能恶 工作，任意时刻，连接在同一个输出相上的三个双 化，尤其对于输出电压值较小的运行工况。因此， 研究消除矩阵变换器因管压降而产生谐波的方法， 向开关有且只有一个开关工作在导通状态.半导体 器件在正向导通时，都存在管压降，其大小是由所 对于矩阵变换器的某些实际工业应用具有重要意 选的IGBT器件类型和负载电流大小所决定的。 义。 假设当前连接A相的开关Sll导通，则负载 文献[4」中分析了交一直·交变换器的管压降引 电流的方向决定了矩阵变换器内部电流流通的路 起的谐波，并提出了管压降补偿的方法。本文分析 径。图2中规定流向负载的电流方向为电流的正方 了矩阵变换器管压降产生谐波的机理，结合双电压 向。当输出电流 :‘。，电流流通路径是二极管 合成法(31提出了管压降补偿的方法。该方法可以 有效地改善输出电压值较小时的愉出电流波形，仿 Dl1p和开关器件SUP;当输出电流“。，电流 流通路径是二极管Dlln和开关器件Slln。这样， 真结果验证了结论的有效性。