收稿日期:2008 -11 -01
基金项目:华东交通大学科研基金资助项目(01303086)
作者简介:王建华(1980 -),女,山东烟台人,讲师.
文章编号:1005 -0523(2009)01 -0043 -04
基 于 Simulink 单 相 矩 阵 变 换 器 畸 变 的 改 进 措 施 研 究
王建华, 高海生
(华东交通大学 电气与电子工程学院,江西 南昌 330013)
摘要:基于单相矩阵变换器原理图得到产生畸变的输出波形,并进一步分析了输出波形畸变的原因,提出了改进思路以及改
进电路图,最终通过 Simulink 的建模仿真得到了单相矩阵变换器理想的输出波形,并发现这种变换器具有输出频率连续可调、
输入输出电流接近正弦波等优点,发展前景大,值得进一步研究.
关 键 词:单相矩阵变换器;畸变;建模与仿真
中图分类号:TM406 文献标识码:A
矩阵式变换器是一种崭新形式的、具有通用性的电力电子变换器,可以实现对交直流电诸要素(相位、
幅值、频率)进行交换,即通过矩阵变换器可以实现由 n 相、频率 f
i
、电压 V
i
、初相位 矱的交流电到 p 相、频率
f
o
、电压 V
o
、初相位 θ 交流电的变换, 所以矩阵变换器又被称为“万能”变换器.目前研究的矩阵变换器多集
中在三相,但是由于目前偏远地区、小型工业部门和家庭等小容量电力用户,基本采用单相供电;甚至在轨道
交通的电力牵引中也采用单相供电
[1]
.所以本文主要是针对单相矩阵变换器输出波形畸变改进进行相关的
理论研究.
图 1 单相矩阵变换器拓扑结构
1 单相矩阵变换器的拓扑结构与仿真结果
单相 -单相矩阵式变 换 电 源的电路拓扑结
构
[2]
如图 1 所示.图中 S
11
~S
22
为 4 只双向开关,
由两只 IGBT 与二极管反并联构成.双向开关又称
四象限开关,能流过双向电流,阻断双向电压.通过
一组开关函数将输入的工频交流电转换成输出电
压和频率可调的单相交流电.
通过对单相矩阵变换器的理论研究可得出输出电压与输入电压之间的关系如下
v
o
(t) =α
1
· 2 V
i
sin(w
i
t) -α
2
· 2 V
i
sin(w
i
t) α
1
=α
11
=α
22
=
1
2
1 +m·
sin(w
o
t +φ)
sin(w
i
t)
α
2
=α
12
=α
21
=
1
2
1 -m·
sin(w
o
t +φ)
sin(w
i
t)
式中:m =
V
o
V
i
(电压传输比)α
11
为双向开关 S
11
的占空比,其他以此类推.
实时求解式上式中 m 的变化并用 α
ij
控制对应得矩阵开关 S
ij
在每个周期内得占空比,即可实现 AC -AC