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三相―单相交交变频电路的研究进展

作者:时间:2018-08-23来源:网络收藏

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/387555.htm

它不但可以采用最大电压传输比为0.5 的开关函数矩阵,而且也可以采用最大电压传输比为姨3 /3与姨3 /2的开关函数矩阵。在相同电压传输比情况下,这种不带中性线的矩阵式三相—单相交交变频电路输出的基波电压幅值为带中性线型的姨3 倍。

对于带中性线的矩阵式三相—单相交交变频电路,其低频开关函数矩阵有3种,分别为

它只能采用最大电压传输比为0.5 的开关函数矩阵,不能采用最大电压传输比为姨3 /3与姨3 /2的开关函数矩阵。

2.2.2 空间电压矢量法[8]

空间矢量调制起源于磁链追踪型PWM 法,其原理是将变换器的交交变换虚拟为交直和直交变换,把输出线电压和输入相电流表示为空间矢量,采用高频整流及高频逆变PWM波形合成技术,综合电流、电压矢量,消去中间直流环节,得到频率、幅值可调的电源。对于不带中性线的矩阵式三相—单相交交变频电路可以应用空间电压矢量法。

空间电压矢量法在三相—三相交交变频电路中的应用比较多。其核心一般采用微处理器、计算机和数字信号处理器(DSP),通过规则采样,合理地选择和安排开关状态的转换、通断和持续时间,改变脉宽调制电压波的波形宽度和组合,获取期望的输出电压和输入电流。

2.2.3 平均电压法[2]

对于带中性线的矩阵式三相—单相交交变频电路,在给定理想对称三相输入电源电压的情况下,想要得到

的平均输出电压,就无法直接使用传统的空间矢量法。文献[2]提出了一种平均电压调制策略。

具体实现方法为在每个采样周期中,只利用输入电压的最大相和最小相合成目标输出,保证变换器的电压传输比为理论最大值0.5。通过定义最大相Vmax为某时刻三相电压中的最大值,定义最小相Vmin为某时刻三相电压中的最小值,相应地,定义其开关分别为Smax和Smin。在一个采样周期中,两开关的导通时间T1、T2分别为

考虑到要减少输出谐波,文中还建议采用对称分布的脉宽调制模式。通过简单的计算就可以实现输出为正弦电压,保证最大电压传输达到50%。

2.3 矩阵式三相—单相交交变频电路的特点

和传统三相—单相交交变频电路相比,矩阵式三相—单相交交变频电路有很多优点,主要有以下几点:

1)输出频率不受输入频率的限制,既可以比输入频率高,也可以比其低,理论上可以为任意值;

2)输入功率因数可以任意调节,可以超前也可以滞后,通过调节可以使功率因数逼近于1;

3)使用双向开关,能量可以双向流动;

4)无中间直流环节,结构紧凑,体积相对较小,能量传输效率高。

3 结语

目前对于三相—单相交交变频电路的研究主要包括对电路拓扑结构和策略的研究,而对于双向开关的组成、开关之间的换流方法以及过流保护都可以采用三相—三相交交变频电路中成熟的方法。随着技术的发展,传统的三相—单相交交变频电路逐渐会减少应用,而矩阵式三相—单相交交变频电路因其具有优良的性能,所以必将会成为未来关注的重点和研究的热点。


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关键词: 控制 交流

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