双级矩阵变换器的容错调制策略研究.pdf

摘 要 双级矩阵变换器 (Two-stage Matrix Converters,TSMC)是一种三相 AC-DC-AC 两级变 换结构，与传统变换器和常规矩阵变换器相比，双级矩阵变换器因其具有输入输出性能 更好、结构紧凑、换流简单、可靠性高等优点而得到广泛的研究。本文对双级矩阵变换 器的调制策略以及容错调制策略进行了研究，主要内容包括： (1)简单地介绍了双级矩阵变换器的研究背景和意义，对常规矩阵变换器的研究发展 情况，并介绍了双级矩阵变换器研究概况、容错调制策略研究的意义和容错策略的研究 现状。 (2)详细地介绍了双级矩阵变换器的拓扑结构及其工作原理，给出本文所研究的拓扑 结构。 (3)简单地介绍了已有的矩阵变换器的调制策略并将它们进行了对比，通过比较各 调制策略的优缺点，决定在本文中使用整流级无零矢量的双空间矢量调制策略，对该调 制策略进行了详细的介绍，并且进行了仿真研究，并对仿真结果进行了分析。 (4)介绍了已有的几种已有的容错调制策略，提出了全双向开关型双级矩阵变换器的 拓扑结构，对全双向开关型双级矩阵变换器的工作原理和调制策略进行了介绍。 (5)在全双向开关型双级矩阵变换器拓扑结构的基础上，进行了容错调制策略的研 究，分别对整流级一个双向开关断路、整流级两不同侧双向开关断路、逆变级双向开关 断路、逆变级双向开关短路、逆变级单管断路和逆变级单管短路进行了容错策略的研 究，介绍了每种故障情况下的容错原理并给出了容错状态下各开关的控制信号。 (6)对全双向开关型双级矩阵变换器容错策略进行了仿真研究，并对仿真结果进行了 分析。 关键词：双级矩阵变换器；空间矢量调制；全双向开关型双级矩阵变换器；容错调 制策略 2 双级矩阵变换器工作原理 2 The operating principle of two-stage matrix converter 2.1 双级矩阵变换器的开关传递函数 (Switching transfer function of two-stage matrix converter) 将九个双向开关按照图 2.1 左图的形式进行排列就形成了常规矩阵变换器 的拓扑结构。 a b c p A S S S S S S ap bp cp Ap Bp Cp a A B b B c C C San Sbn Scn SAn SBn SCn n 图2.1 常规矩阵变换器和双级矩阵变换器的拓扑结构 Figure 2.1 Topology of conventional matrix converters and two-stage matrix converters 常规矩阵变换器的输入和输出之间的关系可以写作为： UA   SaA SbA ScA 