矩阵变换器单相400Hz变频电源研究
矩阵式单相变频电源自然换流驱动策略研究

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双 向开关 T 、 T T 组 成 的 H桥 按 S WM 模 T b P
矩 阵式单相变频 电源 自然换流驱 动策略研 究
吴胜华 ,郑 勃,刘 潇
40 1 3 0 9) ( 空军雷达学 院三系 , 武汉
摘
要 : 了实现矩 阵式单相 40 z 为 0H 变频 电源 中双向功率开关 的安全换流 , 于该 变频 电源的工作原理 , 基
提 出了一种 双向开关 门极驱动策略. 策略 综合 了开 关函数及 S WM 信 息, 该 P 由硬件 实现. 通过仿真验证 了该策 略的正确 性. 果表 明, 结 双向开关能够 自然换流, 区 自动切换 , 扇 且无需检测 负载电流的方向, 所提策略安全可
靠, 果好 , 效 且无需复杂 的控制 算法, 无额外 的软 、 硬件开销 ; 于硬 件 实现 , 便 实时性好 , 死区限制. 无
关键词 : 阵变换器 ; 向开关; 矩 双 自然换 流 ; 弦 脉 宽调 制 正
中图 分 类 号 :M44 T 6 T 6 ;M54
400HZ逆变电源的研究

大学毕业设计(论文)题目:400HZ逆变电源的研究学生姓名:学号:学部(系):机电学部电气工程及自动化系专业年级:电气工程及自动化指导教师:职称或学位年 5月20日目录摘要 (II)关键字 (II)ABSTRACT (III)KEY WORDS (III)前言 (1)1.绪论 (3)1.1数字化逆变电源的发展 (3)1.2 数字化逆变电源的控制 (3)1.3 本文主要研究内容 (3)2.直流变换器型高频环节逆变 (5)2.1SPWM脉宽调制技术 (5)2.2直流变换器型高频环节逆变 (7)2.3本章小结 (10)3.直流/交流变换器(逆变器) (11)3.1 逆变器的类型和性能指标 (11)3.2 电压型单相方波逆变电路工作原理 (11)3.3 电压型单相逆变器电压和波形控制 (11)3.4 三相逆变电路工作原理 (12)3.5 三相逆变器输出电压和波形的SPWM控制 (12)3.6 三相逆变器电压空间矢量 (12)4.系统综述 (13)4.1 技术指标 (13)4.2 系统主电路 (21)4.3 驱动,测量,保护电路 (19)4.4 本章小结 (21)5.改进型重复控制 (22)5.1 概述 (22)5.2 数字PID控制技术 (22)5.3 重复控制技术 (23)5.4 改进型重复控制 (26)5.5 改进型重复控制器参数设定 (27)结束语 (30)参考文献 (31)致谢 (32)400HZ逆变电源的研究摘要400Hz逆变电源是航空专用电源,由于其应用的特殊场合,也就对其提出更高的要求,数字化、高效率、高性能是专用逆变电源的发展方向。
本论文针对这些要求,提出一种新颖的逆变电路拓扑结构,并以DSP2407A为控制核心,采用改进型重复控制算法,进行了400Hz逆变电源的研制。
本文对逆变主电路结构进行了分析,然后重点以Dsp2407A 为核心的控制电路的设计及改进型重复控制算法的实现。
逆变电路采用直流变换器型高频环节逆变技术,直流变换器型高频环节逆变器由直流变换器与极性反转逆变桥级联而成,具有电路结构简洁、前级工作在SPWM、后级工作在中频方波逆变、逆变桥功率开关电压应力低且实现ZVS、抗输入电压扰动能力等优点。
矩阵变换器在电气传动中的应用研究的开题报告

矩阵变换器在电气传动中的应用研究的开题报告一、选题背景与意义随着电力电子技术和微处理器技术的发展,矩阵变换器在电气传动中得到了广泛的应用。
矩阵变换器是一种能将输入的电流、电压等变换成输出电流、电压等的多功能电力变换器,其运作过程中能有效地控制、调节电能的传输和转换,具有方便、灵活、高可靠性、高性能等优点。
矩阵变换器在工业、交通、航空航天、军事等领域中被广泛应用,对于改进电气物理学的研究,提高电气传动的效率、可靠性和节能性以及解决环境问题都具有重要的意义。
二、主要研究内容1. 矩阵变换器的结构与工作原理:介绍矩阵变换器的基本结构、工作原理及其特点。
2. 矩阵变换器的性能评估:根据不同的性能需求,探讨矩阵变换器的性能评估方法,包括静态、动态、谐波分析、效率等方面的评估。
3. 矩阵变换器的控制策略:分析矩阵变换器的控制策略,包括传统的PWM控制、直接控制和预测控制等方法,探究各种控制策略的优缺点。
4. 矩阵变换器在电气传动中的应用:介绍矩阵变换器在电气传动控制系统中的应用研究,包括电力电子变频器、电动汽车、风力发电、太阳能发电等领域。
5. 矩阵变换器的未来发展:展望矩阵变换器在未来的发展方向和应用前景,探究其在能源升级换代、节能环保等方面的潜在应用。
三、研究方法本研究采用实验室测试与模拟仿真相结合的方法,建立矩阵变换器控制系统的测试平台,对矩阵变换器的性能进行评估和验证。
通过对不同的控制策略进行对比分析,探讨其优缺点和适用范围,结合实际案例,深入研究矩阵变换器在电气传动中的应用。
同时,采用文献调研、专家访谈等方法,收集和整理矩阵变换器的相关应用案例和前沿研究成果,为研究提供有力支撑。
四、预期成果1. 研究报告:撰写研究报告,全面阐述矩阵变换器的结构、性能、控制策略和应用,并对其未来发展趋势做出预测。
2. 学术论文:根据研究成果撰写学术论文,发表在相关的学术期刊或国际会议上。
3. 实验平台:建立基于硬件和软件相结合的矩阵变换器控制系统测试平台,提供矩阵变换器的实验验证和性能评估。
一种新的单相-三相矩阵变换器调制策略

一种新的单相-三相矩阵变换器调制策略邢毅川;牟宪民;齐琛【摘要】针对直接型单相-三相矩阵变换器,提出一种基于正弦脉宽调制(Sine Pulse Width Modulation,SPWM)的调制方法.假定单相输入电压为余弦函数,通过构造含有输出电流频率和一族输入频率奇数倍频率的余弦函数,进行简单的加减运算作为调制波,可以获得对称的三相输出电压,并且输出电压的谐波次数、频率和幅值可控.对于感性负载,输出电流近似为正弦波形,获得了单相-三相矩阵变换器的输入电流计算公式.建立Matlab/Simulink的仿真模型,构造相应的调制函数,进行了阻感负载的仿真实验.使用DSP芯片和双向开关搭建了单相-三相矩阵变换器的实验平台,实验结果表明提出的调制策略扩大了矩阵变换器输出频率的调节范围,减小了输出电流的总谐波失真度(Total Harmonic Distortion,THD),并能保持输入功率因数为1,具有良好的性能.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)008【总页数】7页(P90-96)【关键词】单相-三相矩阵变换器;SPWM;变频范围;THD;功率因数【作者】邢毅川;牟宪民;齐琛【作者单位】大连理工大学电气工程学院大连 116024;大连理工大学电气工程学院大连 116024;大连理工大学电气工程学院大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TM461对于单相电动机、三相电动机无论力能指标、调速性能还是经济效益上都具有良好的优越性。
但是,在某些场合只能提供单相电源[1],限制三相电动机的使用范围。
特别是随着电气化铁路的飞速发展,单相-三相变流技术受到了越来越多研究人员的关注。
传统的单相-三相变换技术,为了抑制整流环节的直流输出电压波动和功率脉动,在直流侧并联大容量的滤波电容,导致变换器体积变大、质量增加。
而且由于电容发热,变换器的效率下降,寿命降低,不易维护。
1976年,L. Gyugi和B. Pelly提出了矩阵式变换器和双向开关的概念[2],特别是高频链理论的出现,矩阵变换器因其具有能够消除直流环节,实现功率双向流动、有功功率和无功功率的独立控制,可以获得理想的输出电压和输入电流波形,能够大大减小变换器体积和重量等优点[3-4],吸引了大量研究人员进行研究[5-7]。
单相正弦波变频电源设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告单相正弦波变频电源设计系部:专业:学生姓名:指导教师:开题时间:2012 年3月26 日一、总体说明在开题报告中要求给出你对课题的理解,类似的研究在国内外的进展情况,你对系统设计的初步设想,主要需要解决的技术难题和解决思路,同时应给出课题的时间安排。
二、开题报告内容1.毕业设计(论文)课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势2.课题主要工作(设计思想、拟采用的方法及手段)3.完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施4.毕业设计(论文)实施计划(进度安排)5.参考文献三、撰写要求1.报告字数不少于3000字2.报告内容一律用A4纸打印3. 上交时间为毕业设计第三周周末。
二、课题预期目标及主要工作(设计思想、拟采用的方法及手段)1.设计目标本课题设计一个单相正弦波变频电源,研究的是电源的变频变压技术,其核心内容为逆变技术。
研制的电源主要功能是为各种设备提供电源,具有恒压输出、过热保护、过流保护等功能,且体积应尽可能小,稳定性好,可靠性高。
内容包括变频电源整体结构框图设计、系统主电路模块、、驱动和外围模块、控制模块等。
详细说明了各部分的软硬件设计原则,然后给出实验结果并对输出波形和效率进行了分析。
最后经实验证明,本设计切实可行,指标基本达到要求。
目标参数:(1). 输入单相交流电220V,50HZ,输出单相正弦波交流电;(2). 输出频率范围400HZ;(3). 输出电压有效值220V,最大负载电流有效值10A;(4). 计算机绘制电路图及PCB版图。
2.设计方案(研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等):本设计方案的设计思路如下:变频电源整体结构框图本设计主电路包括输入电路、逆变电路、输出滤波电路、缓冲电路以及继电器控制电路。
具体工作原理如下:(1)输入AC/DC电路输入AC/DC电路,把交流电转换为直流电,这个过程主要是通过整流电路完成的,整流电路是一个单相AC/DC变换电路,功能是把220V/50Hz的市电进行整流滤波后转换成稳定直流电输入到直流母线上,这主要是通过一个整流桥得以实现的,这样每半个周期都有两个二极管处于工作状态。
采用数字控制的400Hz大功率逆变电源_李子欣

第29卷第6期中国电机工程学报V ol.29 No.6 Feb.25, 200936 2009年2月25日 Proceedings of the CSEE ©2009 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号:0258-8013 (2009) 06-0036-07 中图分类号:TM 46 文献标志码:A 学科分类号:470⋅40采用数字控制的400Hz大功率逆变电源李子欣,王平,李耀华,朱海滨,胜晓松,高范强(中国科学院电工研究所,北京市海淀区 100190)400Hz High-power Voltage-source Inverter With Digital Control LI Zi-xin, WANG Ping, LI Yao-hua, ZHU Hai-bin, SHENG Xiao-song, GAO Fan-qiang(Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences, Haidian District, Beijing 100190, China)ABSTRACT: The influences of digital control on 400Hz high power voltage-source inverters were analyzed. Analyses show that computation delay in digital control leads to a narrow bandwidth of the inductor current loop or capacitor current loop. So the low order harmonics introduced by some nonlinear factors, such as the dead time, the nonlinear loads, can not be suppressed by the inverter and the performance of the source is worsen. The paper analyzes the reason why the outer amplitude loop must be adopted in other double-loop based control methods and points out the drawbacks of this type of approach.A new resonant controller based single-loop method suitable for digital control was proposed. Test results of a fixed-point 16-bit DSP controlled three-phase 90kV A 400Hz inverter with linear or nonlinear loads show the performance of the new scheme is satisfactory.KEY WORDS: digital control; 400Hz power source; high-power; voltage-source inverter; resonant controller摘要:详细分析数字控制对400Hz大功率逆变电源特性尤其是计算延时对电感电流反馈环或电容电流反馈环带宽的影响。
400hz单相静变电源的设计matlabsimulink程序_概述说明
400hz单相静变电源的设计matlabsimulink程序概述说明1. 引言1.1 概述本篇论文旨在设计一个能够产生400Hz单相静变电源的MatLab/Simulink程序。
静变电源是一种常用于航空航天、军事和工业领域的电源设备,能够提供高质量的交流电源。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行详细介绍。
引言部分将对文章的主题进行概述,并列出文章的结构安排。
正文部分将展开具体内容,包括设计方法和MatLab/Simulink 程序设计过程。
最后,在结论部分对整篇文章进行总结和回顾。
1.3 目的本研究的目标是通过使用MatLab/Simulink软件来设计一个可靠且高效率的400Hz单相静变电源。
通过该程序,我们希望能够获得合适频率、低噪声以及稳定输出的高品质电源。
通过这些努力,我们可以为航空航天、军事和工业领域提供更加可靠和稳定的电力供应解决方案。
这对于保证设备运行质量、提高生产效率以及确保人员安全都具有重要意义。
在接下来的章节中,我们将详细介绍我们的设计方法以及MatLab/Simulink程序的开发过程,以达到我们的目标。
2. 正文在本文中,我们将详细介绍400Hz单相静变电源的设计过程。
首先,我们会讨论电源的基本工作原理和应用场景。
然后,我们会逐步介绍整个设计过程,并分析每个组成部分的功能和作用。
在设计单相静变电源时,我们需要考虑到输入电压范围、输出电压稳定性、负载能力等因素。
为了满足这些需求,我们采用了一种基于MatLab/Simulink的程序设计方法。
首先,我们会根据设备要求确定所需的输入和输出参数。
然后,通过模拟仿真和实验验证来选择合适的电路拓扑结构和控制策略。
这些仿真结果可以帮助我们评估系统性能,并对设计进行优化。
接下来,我们将详细论述每个组成部分的功能和工作原理。
包括输入滤波器、整流器、能量存储元件以及控制模块等。
每个组件都具有不同的特性和功能,在整体设计中起着关键作用。
此外,我们还将讨论功率因素校正技术在该设计中的应用。
400Hz中频单相逆变器的控制策略研究的开题报告
400Hz中频单相逆变器的控制策略研究的开题报告一、选题背景随着工业自动化和电力电子技术的飞速发展,逆变器作为电力电子的核心设备,被广泛应用于各种电力驱动系统中。
其中,400Hz中频单相逆变器作为一种高频电力源,在飞机和轨道交通等领域得到了广泛的应用。
相比于低频逆变器,400Hz中频单相逆变器具有体积小、效率高等优点,但其控制策略和转换器拓扑结构较为复杂,设计难度较大。
因此,对于400Hz中频单相逆变器的控制策略研究具有重要的理论和实践价值。
二、研究目的本课题旨在研究400Hz中频单相逆变器的控制策略,具体目的如下:1.分析400Hz中频单相逆变器的拓扑结构和工作原理,选定合适的控制策略。
2.深入研究逆变器控制策略的基本理论和方法,包括传统的PI控制、预测控制、模型预测控制等。
3.在理论研究的基础上,建立400Hz中频单相逆变器的数学模型,设计相应的控制器,并进行仿真验证。
4.验证所选控制策略的有效性和优越性,分析控制器的稳定性和控制精度等指标,指导逆变器的实际应用。
三、研究内容1.400Hz中频单相逆变器的拓扑结构和工作原理。
2.常见的逆变器控制策略,包括传统的PI控制、预测控制、模型预测控制等。
3.建立400Hz中频单相逆变器的电路模型,采用MATLAB/Simulink进行仿真分析。
4.进行控制器设计,实现逆变器的闭环控制和稳态性能优化。
5.针对逆变器的实际应用,分析控制器的稳定性和控制精度等指标。
四、研究方法1.文献资料法:通过查阅相关学术文献,掌握400Hz中频单相逆变器的基本知识和研究现状。
2.仿真分析法:借助MATLAB/Simulink软件建立数学模型,并进行仿真分析。
3.实验方法:通过实验验证所设计的控制器的性能和效果。
五、预期成果1.对400Hz中频单相逆变器的拓扑结构和控制策略进行深入研究,掌握逆变器控制的基本理论和方法。
2.设计出逆变器的闭环控制器,有效提高逆变器的稳态性能和输出精度,并对控制器的性能和效果进行分析。
优化矩阵变换器输入输出性能的控制策略研究
优化矩阵变换器输入输出性能的控制策略研究
刘青;谭国俊;马星河;吴小兰
【期刊名称】《电气传动》
【年(卷),期】2008(38)9
【摘要】双向开关的换流是实现矩阵变换器的关键,但由于器件的固有开关时间以及驱动电路延时的个体差异,两个开关间的换流不能在瞬间同时完成.在分析经典的4步换流的基础上,借助窄脉冲的概念解释了换流过程中存在的不完全换流现象,并说明其危害.同时,从避开致使窄脉冲产生因素的角度出发,提出一种改进的双线电压合成策略以优化MC的输入输出性能,并将其与传统的窄脉冲处理方法作比较,说明该方法的优越性.最后通过仿真和实验得到结论的正确性.
【总页数】5页(P47-51)
【作者】刘青;谭国俊;马星河;吴小兰
【作者单位】中国矿业大学,信息与电气工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,信息与电气工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,信息与电气工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,信息与电气工程学院,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.基于输入电压的间接式矩阵变换器优化调制策略 [J], 孙军;聂子玲;朱俊杰;胡风革;张银锋;
2.改善矩阵变换器低电压输出性能的研究 [J], 吴小兰;胡泳军;谭国俊
3.基于输入电压的间接式矩阵变换器优化调制策略 [J], 孙军;聂子玲;朱俊杰;胡风革;张银锋
4.三相-单相矩阵变换器容错控制与输入电流优化 [J], 国海;葛红娟;许宇翔;权悦
5.优化矿用矩阵变换器输出性能的控制策略 [J], 徐永
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矩阵变换器研究综述
矩阵变换器研究综述1 引言随着电力电子技术的迅速发展,交—交变频器在传动系统中已经得到了广泛的应用,但也存在一些固有的缺陷,因此研究新型的既有优良控制性能和输入电流品质而又成本低、结构紧凑、性能可靠的交-交变频器已成为当前的发展趋势。
矩阵式变换器是一种直接交-交变频器,与传统的自然换流变频器相比,具有以下优点:l 无中间直流环节,结构紧凑,体积小,效率高,便于实现模块化;l 无需较大的滤波电容,动态响应快;l 能够实现能量双向流动,便于电动机实现四象限运行;l 控制自由度大,输出电压幅值和频率范围连续可调;l 输入功率因数可控,带任何负载时都能使功率因数为1.0;l 输出电压和输入电流的低次谐波含量较小;l 实现功率集成后能够改善变换器内部的电磁兼容性,其输出的pwm电压和输入功率因数可调的特点能够改善电动机、变换器与电源之间的电磁兼容性[1]。
矩阵变换器的原理在80年代被提出,由于具有性能优良的潜在优势,越来越引起人们的重视,有逐步取代交-直-交变频器、周波变流器的趋势[2]。
特别是它具有本身不产生谐波污染的同时,能够对电网进行无功补偿的能力,其总体性能高于其它变换器。
在日益关注可持续发展问题,大力推行电力环保、绿色电源的今天,研究与开发矩阵式变换器特别具有现实意义。
矩阵变换器的关键技术主要包括:主回路的拓扑结构和工作原理、安全换流技术、调制策略和保护电路设计等,下面就这些关键技术的研究进行一一介绍.2 主回路拓扑结构和工作原理矩阵变换器的名称来源于它的矩阵状拓扑结构。
一个m相输入、n相输出的矩阵变换器,由m×n个双向开关组成,它们排列成矩阵形状,分单级和双级两种。
图1 单级矩阵变换器拓朴结构2.1 单级矩阵变换器常规的矩阵变换器是一种单级交-交变换器(见图1),其结构简单,可控性强,但存在以下缺陷:l 最大电压增益为0.866,并且与控制算法无关;l 主电路的9个双向开关存在控制和保护问题,应采用安全换流技术;l 必须采用复杂的pwm控制和保护策略,同时要求复杂的箝位保护电路。
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术 及 MC变 频 电源 的特 点 ,提 出一 种 新 的 门极 驱
见 图 1 图 中 U , , 为三 相 交 流 输 入 ,A 为 单 。 U
相 4 0H /2 0 z2 0V输 出 。
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动 策 略 。 该方 案 完 全 满 足 MC双 向 开 关 的约 束 条 件 .无 需 提 供 负 载 电流 或 功 率 器 件 管 压 降 的任 何
T e p lr y o o d c re t o o e e ie c n u t e v l g — r p d e o e d t e d t ce t d a tg s o h o ai f la u r n r p w r d v c o d ci ot e d o o s n t n e o b e e td wi a v n a e f t v a h
Re e r h o Si l - ha e 4 0 Hz Cha e Fr que y Po r S pl s a c n ng e p s 0 ng e nc we up y Usng M a r x Co e t r i t i nv r e
WU S e gh a U N J n zo h n —u ,Q A i —hu,L IX a gd n , HO G Y npn a A in -o g Z N a -ig
摘 要 : 于 三相/ 基 单相 矩 阵变 换 器 的主 电路 拓 扑及 正 弦脉 宽 调制 ( P S WM) 控制 技 术 , 出了一 种新 的 门极 驱 动 提 策 略。 该策 略综合 了开 关函 数及 S WM信 息 , P 具有扇 区 自动切 换 , 向开关 自然 换流 功 能 . 双 克服 了其他 换流 方 式 的一些 缺 点 ; 无需检 测 负载 电流及 双 向开关 两端 电压 降的极 性 , 易于 实现 , 可靠 性高 。详 细分 析 了其 工作 原 理 , 验证 了方案 的正确性 。 并 关键 词 : 变换 器 ;双 向开关 ;门极驱动 ;自然换 流 中图分类号 :M 6 T 4 文献标识码 : A 文章编号 :0 0 10 2 1 )6 0 2 — 2 10 — 0 X(0 20 — 0 9 0
( rF reE r ri cd m ,Wu a 3 0 9 hn ) Ai oc al Wann y gA ae y h n4 0 1 ,C ia
Ab t a t A n v l g t r e sr tg s p e e td wh c a e n 1 a d P M e h oo y S th n u c o s r c : o e a e d v tae y i r s n e i h b s d o 3 MC n S W i t c n lg . wi i g f n t n c i
ad s uodlp l it o uao S WM)ifr ai E y tei d i h t t i efnt n fse n i sia us wdh m d l n(P n e i t nom t n aesnh s e ti s a g wt t u ci so e — o z n s re y hh o
第 4 6卷 第 6期
21 0 2年 6 月
电力 电子 技 术
P w rE e t n c o e l cr is o
Vo .6.No6 1 4 .
J n 01 u e2 2
矩阵变换器单相 4 0 z 0 变频 电源研究 H
吴胜 华 ,权 建洲 ,赖 向 东 ,钟 炎平
( 空军 预警 学 院 ,湖北 武 汉 40 1) 30 9
e s mp e n ai n a d h g e ib l y T e p n il f t e p o o e c e s a ay e F n l ,h i lt n a d a e i lme t t n i h r l i t . h r cp e o h r p s d s h me i n l z d. i al t e s o a i i y mu ai n o e p rme t e u t s o i o r cn s . x ei n a r s l h w t c re t e s l s s
Ke wo d c n et r id r ci n w th; g t rv r n t r lc mmu ai n y r s: o v re ;b — ie t a s i ol c ae d e ; au a o i tt o
1 引 言
近 年 , 阵变 换 器 ( 矩 MC) 变 频 电源 方 面 的研 在 究 已逐 渐 引起 了 人 们 的关 注 [3 MC的 关 键 技 术 11 -。 是 功 率 双 向开 关 的 安 全 换 流 。在 此 针 对 S WM 技 P