基于小波调制的双级矩阵变换器的研究

作     者：范国磊 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘洪臣

授予年度：2016年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：小波调制 多分辨分析 双级矩阵变换器 协同调制 共模电压 

摘      要：双级矩阵变换器作为一种新的交流-交流型电力变换器,相比于传统单级矩阵变换器而言有着自己独特的优势。它不仅具有传统矩阵变换器能量双向可逆、输入输出电流正弦、输入功率因数可调等优点,同时也克服了传统矩阵变换器开关数量多、换流过程复杂等缺点,使得拓扑结构更简单,换流过程更可靠。在实际应用中常会遇到各种非理想条件,这将影响双级矩阵变换器的输出电压质量。因此,通过良好的调制策略来提高输出电压质量一直是很多学者的研究重点。良好的控制策略既能够有效的改善输入输出特性,还可以降低谐波污染和减小开关损耗,因而常受到广大学者的关注和研究。相比于传统调制策略,本文提出一种新型的小波调制策略,并对其在双级矩阵变换器的应用中展开研究。小波理论因其独特的局部时频域分析能力和多分辨分析原理,被广泛应用于通信、地震勘测领域。目前,国外已有学者对其展开研究,将其应用于变换器的调制技术中,在整流器和逆变器中均已实现应用,体现了良好的输出性能。本文的研究主体是双级矩阵变换器,分别从整流级和逆变级两方面进行了研究。对小波调制策略在整流级中的输入电流,直流侧电压进行了分析,并与经典的空间矢量调制策略的性能进行了对比;对逆变级中的三相输出电压及其谐波畸变率做出了分析,且同样与空间矢量调制完成了对比。其次,对小波调制策略的整流级和逆变级进行了协同调制,完成了小波调制在双级矩阵变换器中的应用,分析了协同调制的输入输出性能,并在多种配合方式下进行了性能对比的分析。同时又对小波调制策略下的共模电压瞬时值进行了分析,通过改进算法,完成了对共模电压的抑制,并对共模电压波形抑制前后进行了对比。最后,结合各部分内容的仿真分析,通过实验来验证小波调理论。以DSP2812为控制核心,搭建了软硬件实验平台,分别对上述仿真内容展开实验,并通过实验波形与仿真波形对比,说明了小波调制仿真分析的正确性,验证了小波调制的可行性。研究结果表明,小波调制可实现对双级矩阵变换器的有效控制。且小波调制策略下无论整流级和逆变级,输入电流、输出电压质量高、谐波含量小,算法实现简单。小波调制的双级矩阵变换器共模电压抑制方法简单方便,能有明显的抑制效果。