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基于PARK变换的空间矢量调制矩阵变换器的暂态分析

基于PARK变换的空间矢量调制矩阵变换器的暂态分析 2011年12月09日 来源： 分类号：TP921.2　　　文献标识码：A文章编号：0258-8013 (2000) 05-0080-05PARK TRANSFORMATION BASED THE TRANSIENT ANALYSISFOR THE SPACE VECTOR MODULATED MATRIX CONVERTERCHEN Xi-you， CHEN Xue-yun(Harbin Institute of Technology, Harbin 150001,China)ABSTRACT：The linear time-invariant equivalent circuit model is established by introducing the PARK transformation to the space vector modulated matrix converter. With the circuit analysis theory, the relationships between the parameters of input filter and the transient properties of the matrix converter are analyzed. The validitiy of this equivalent transformation method is verified by the numerical simulation results.KEY WORDS：PARK transformation; space vector modulation; matrix converter; transient analysis1　引言　　矩阵式电力变换器(简称矩阵变换器)的空间矢量调制技术正引起众多从事电气传动与电力变换研究者的兴趣［1～3］。其基本原理为先将矩阵变换器人为地等效成虚拟的交-直-交式变换器，在虚拟整流和虚拟逆变过程中分别使用人们熟悉的空间矢量调制技术，再将两个过程合而为一。故又称为矩阵变换器的间接实现。其特点是［1］：①当输入功率因数为1时，电压增益可达到理论上的最大值0.866；② 网侧功率因数角可在正负之间设定(功率因数角的设定要影响电压增益)并且独立于负载；③硬件实现简单。如用ROM存储三角函数表，则实时计算量很小；④开关损耗低。由于上述特点，空间矢量调制技术有可能首先成为矩阵变换器的实用调制技术。　　当输入电压为理想电压源时，基于各种调制的矩阵变换器其分析都很容易，电压增益和网侧功率因数角均可用解析式表示［1］。在实际应用时，为了滤除开关频率的谐波，在电源与开关矩阵之间通常接有滤波器，如图1所示。这就使得加在开关矩阵输入端的电压源不再是理想电压源，输入量和输出量要相互影响。从而导致矩阵变换器的解析分析和仿真分析困难许多。文［4，5］将PARK变换技术 (文中为DQ变换) 应用到直接变换式降压和升压矩阵变换器中，得到不含开关元件的线性定常等效电路模型，通过简单的电路计算得出输出电压和输入电流的解析表达式。有效地解决了矩阵变换器在非理想输入电压条件下的分析难题。　　本文借鉴文［4,5］的思想，将PARK变换技术应用到基于空间矢量调制的矩阵变换器中，建立了矩阵变换器的线性定常等效电路模型，并用此模型分析了带有输入滤波的矩阵变换器暂态响应特性。该方法同样适用于矩阵变换器其它的综合与分析。2　空间矢量调制矩阵变换器的PARK等效电路2.1　PARK变换及主要符号说明　　图1是带输入滤波的矩阵变换器简化拓扑图。在空间矢量调制中，使用输入线电压来合成输出电压，故输入相电压中的零序分量对输出电压没有影响，可以不计。并将PARK变换矩阵及其逆矩阵进行简化，删去对应零序分量的行与列，分别记作(1)(2)式中α＝2π/3，k∈｛i,o｝。图1　带输入滤波的矩阵变换器简化拓扑图Fig.1　The simplified topology of the matrix converter　　用i表示输入侧变量，o表示输出侧变量,Pk矩阵左乘电压或电流列矢量得到dq0坐标系中的电压或电流列矢量的d轴分量和q轴分量。Pk－左乘d轴分量和q轴分量得到abc坐标系中电压和电流的局部平均值。　　本文使用的主要符号及其含义如表1，其它符号可以根据其角标来理解。2.2　输入滤波及负载部分的PARK等效电路　　利用PARK变换求得的等效电路称为PARK等效电路。由KVL列出图1中R1和L1串联部分的电路方程对方程两边左乘Pi进行PARK正变换得将

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