矩阵变换器负载不平衡时网侧电流控制
矩阵变换器-永磁同步电机矢量 控制系统的新型电流控制方法
2007年 3 月电工技术学报Vol.22 No.3 第22卷第3期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Mar. 2007矩阵变换器−永磁同步电机矢量控制系统的新型电流控制方法葛红娟周波苏国庆张绍（南京航空航天大学自动化学院南京 210016）摘要分析了基于电流滞环控制的矩阵变换器−永磁同步电机（MC-PMSM）系统的开关组合状态和存在的缺点：系统侧电流存在较大的5次和7次谐波分量。
提出了一种改进电流控制方法，该方法采用电机电流双环控制，得出三相电机电流的6个电流控制信号，并将输入三相电压分成12个相区，根据电流控制信号和相区号的不同，选择不同的输入相与输出相连接，确定出矩阵变换器开关组合状态。
在该方法中，每个输入相在整个周期内都参与调制，降低了系统输入电流的谐波分量，提高了系统输入电流的正弦度。
关键词：矩阵变换器永磁同步电机谐波分量电流双环控制矢量控制中图分类号：TM301Novel Current Modulation Approach for the Vector Control ofMC-PMSM SystemGe Hongjuan Zhou Bo Su Guoqing Zhang Shao（Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China）Abstract An improved current hysteresis-loop modulation approach for the vector control of matrix converter-permanent magnet synchronous motor (MC-PMSM) system is presented in this paper.With the approach, the three-phase input voltages are divided into twelve sections and three pairs of current control signals are deduced by comparing the reference values and the measured values of the output currents based on double current loops. Then, the states of the switches in the MC-PMSM system are determined according to the section number of the input voltages and one of the three pairs of current control signals, so that the modulation of every input voltage phase hold in the whole periods.Hence the 5th harmonic, the 7th harmonic, and the total harmonic distortion (THD) of the input currents, which are relative large when the based current hysteresis-loop modulation method is adopted in the system, are obviously reduced and the input currents of the system become more sinusoidal.Keywords：Matrix converter, permanent magnet synchronous motor, harmonic components, double current loop modulation, vector control1引言矩阵变换器可以实现输入电流和输出电压波形的正弦化，输入功率因数可调，没有大体积的直流环节，因此，在交流传动系统中蕴藏着良好的应用前景。
矩阵变换器的控制策略综述
个逆变器经 中间直流环节的申接 ， 如图 ２所示 然后 对输入整流 器和输 出逆变器分别进 行电压空间矢量和电流空间矢量谓制【 即 Ｓ￣ Ｖ ＼ Ｍ）． 再消去中间直流环节 ， 就得到整个 变换器 的空 间矢量 调制 ｊ 。这一控制方法的物理意义明确 ， 简单易懂 ， 目前 已有专 用的 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ集成 片商 品化 产品 ； 可直接 获取变换 器输 出电压 理论晟大值 ０ ８６ 更重要的是 ， ６ ； 对于采用矢量控制的电机调速应 用场合 ， 可将电机调速系统的矢量控制和变换器 的矢量控 制舍为
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２ １ 间接 电 压 控制 法
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摘
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矩阵变换器安全换流策略综述
矩阵变换器安全换流策略综述矩阵变换器四步换流辅助谐振换流两步换流一步换流1引言矩阵变换器是一种具有优良的输入输出特性的交交直接变换性能优越。
它能提供正弦的输出电压，并从电网中吸收正弦的输入电流、输出频率不受输入频率的影响；具有四象限运行能力、动态响应快、功率密度大等优点。
近年来，由于其简单的拓扑结构及其优良特性，而成为变换器研究的热点之一。
目前对矩阵式变换器的研究重点之一在于双向开关的安全换流问题。
矩阵变换器的换流是指将某一相负载电流由一个输入相切换到另一个输入相。
因为开关器件的通断都是需要时间的，为了避免换流时电源短路和（感性）负载开路而对电源和矩阵变换器的安全造成的威胁，因此需要采用一个能够使开关安全切换的换流策略。
本文综述了多种形式的换流策略。
2换流技术简述附图所示为双向可控开关器件的常见构造形式[3]，其中附图（a）所示为最早出现的开关形式，由于通态功耗较大已经逐渐被淘汰了，仅在谐振型矩阵变换器中还有应用；附图(b)、(c)所示是最常用的两种由传统的单向可控开关和快恢复二极管构成的双向开关；附图（d）所示为采用非穿通型可控器件构成的双向开关形式，由于单向通流的开关器件可以承受反向电压，因此省略了二极管；目前正逐渐得以使用。
附图（e）所示是近年来出现的多电平矩阵变换器采用的双向开关；该结构形式拓宽了双向可控开关的设计理念，但也使变换器换流过程的复杂程度大大增加；当前业界普遍使用的双向可控开关形式还是如附图(b)、(c)、(d)所示的三种形式，已有的各种换流策略都是针对这三种开关形式设计的，本文对各种换流策略进行了综述。
附图常见双向开关形式2基本换流策略（l)死区换流死区换流，即插入死区延时法。
它要求输入侧开关触发之前，输出侧开关关断。
这种方法控制简单，但不能工作在电流连续的情况下，且开关损耗大。
又由于死区期间电源能量得不到利用，使得电压利用率降低，另外缓冲网络比较复杂，故此法很少使用。
（2）交叠换流交叠换流要求出侧开关关断之前，输入侧开关触发。
矩阵变换器研究综述
矩阵变换器研究综述1 引言随着电力电子技术的迅速发展，交-交变频器在传动系统中已经得到了广泛的应用，但也存在一些固有的缺陷，因此研究新型的既有优良控制性能和输入电流品质而又成本低、结构紧凑、性能可靠的交-交变频器已成为当前的发展趋势。
矩阵式变换器是一种直接交-交变频器，与传统的自然换流变频器相比，具有以下优点:l 无中间直流环节，结构紧凑，体积小，效率高，便于实现模块化;l 无需较大的滤波电容，动态响应快;l 能够实现能量双向流动, 便于电动机实现四象限运行;l 控制自由度大,输出电压幅值和频率范围连续可调;l 输入功率因数可控，带任何负载时都能使功率因数为1.0;l 输出电压和输入电流的低次谐波含量较小;l 实现功率集成后能够改善变换器内部的电磁兼容性，其输出的pwm电压和输入功率因数可调的特点能够改善电动机、变换器与电源之间的电磁兼容性[1]。
矩阵变换器的原理在80年代被提出，由于具有性能优良的潜在优势，越来越引起人们的重视，有逐步取代交-直-交变频器、周波变流器的趋势[2]。
特别是它具有本身不产生谐波污染的同时,能够对电网进行无功补偿的能力，其总体性能高于其它变换器。
在日益关注可持续发展问题，大力推行电力环保、绿色电源的今天，研究与开发矩阵式变换器特别具有现实意义。
矩阵变换器的关键技术主要包括:主回路的拓扑结构和工作原理、安全换流技术、调制策略和保护电路设计等，下面就这些关键技术的研究进行一一介绍。
2 主回路拓扑结构和工作原理矩阵变换器的名称来源于它的矩阵状拓扑结构。
一个m相输入、n相输出的矩阵变换器，由m×n个双向开关组成，它们排列成矩阵形状，分单级和双级两种。
图1 单级矩阵变换器拓朴结构2.1 单级矩阵变换器常规的矩阵变换器是一种单级交-交变换器(见图1)，其结构简单，可控性强，但存在以下缺陷:l 最大电压增益为0.866，并且与控制算法无关;l 主电路的9个双向开关存在控制和保护问题，应采用安全换流技术;l 必须采用复杂的pwm控制和保护策略，同时要求复杂的箝位保护电路。
矩阵变换器在不平衡输入电压下的控制策略
矩阵变换器在不平衡输入电压下的控制策略1引言矩阵变换器(matrix converter，MC)相对于双PWM变换器有诸多优点。
首先，可视为一个buck型变换器，因此在输入侧只需要较小的输入滤波器以滤除高次开关谐波[1]；由于输入线电压大小处于不断变化之中，矩阵变换器中开关器件上的电压应力相对双PWM变换器较小，因此矩阵变换器拥有更长的无故障工作时间[2]；由于相同的原因，矩阵变换器用于电机控制时产生的铁耗也相对较小；此外，由于矩阵变换器省去了直流环节电感/电容，它可以达到更高的功率密度。
但由于矩阵变换器的输入输出直接耦合，输入侧的扰动会直接影响到矩阵变换器的输出。
实际电网常会因为各种原因导致电压不平衡。
通过采用双电压调制策略，输入电压的不平衡可被自动补偿，该方法已被用于安川电机推出的矩阵变换器产品中[6]。
但双电压调制策略存在控制策略不够灵活，共模电压不易控制等问题。
空间矢量法通过检测输入电压实时地改变输出电压调制比，可保证输出电压平衡。
在此基础上，本文提出了调制矢量的概念，得出用矢量形式表示的矩阵变换器的瞬时输入输出电压关系式。
通过实时地改变矩阵变换器的输出电压调制矢量，可在不平衡且非正弦输入情况下得到平衡且正弦的输出电压。
同时给出了输入电流与输出功率和输入电流调制矢量之间的关系式。
分析表明，在非平衡输入电压情况下，若保证负载上电压电流平衡正弦，那么矩阵器的输入电流将不再正弦。
通过实时地调节输入电流调制矢量的方向，可以在输入侧不平衡但正弦的输入电流。
2瞬时输入电压空间矢量调制空间矢量法可分为直接空间矢量法及间接空间矢量法，这两种调制策略看似差别很大，但它们从本质上是一样的。
为分析方便，本文将考虑间接空间矢量法。
本文中使用空间矢量表示矩阵变换器的输入输出变量。
(1)式(1)中x代表相电压及相电流变量。
三相/三相矩阵变换器的虚拟整流-逆变环节如图1所示。
(a)虚拟整流环节 (b)虚拟逆变环节图1 虚拟整流环节与虚拟逆变环节本文规定带上箭头的变量为空间矢量，*上标表示复数共轭。
不平衡工况矩阵变换器前馈补偿闭环控制
流， 高输入 功率 因数 ， 需要直 流储 能元件 ， 不 体积小 等优 点。
矩阵变换器输 出侧与输入侧直接相 连 ， 电网电压不平衡 会直
接影响输 出电压 ， 而输出电压的畸变也可 通过双 向开关 直接
基金项 目： 国家 自然科学基 金重点项 目（ ０３ ０ ０ ； ６５ ４ ４ ） 广东 省教育厅 专 项重点 实 验 室 项 目（ Ｄ Ｙ ２０ ０ ） 广 东 省 科 技 计 划 项 目（ ０ ９ Ｉ Ｓ Ｓ０ ７ １ ； ２０
ｃｏｅ ｌｓ ｄ—ｌｏ ｏ ｔｏ ｔ ｔ ｇ ｔ ｅ ｄ—ｆ ｒ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｎ ａ ｉｎ ｗ ｓ ａ ｏ ｔｄ Ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔｅ ｓ ｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｈ ｍｅ ｏ ｐ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ａ ｅ ｗｉ ｆ ｅ ｒ ｙ ｈ ｏ ｗ ｒ ｏ ｅ ｓ ｔ ａ ｄ ｐｅ ． ｈ ｏｒ ｃ ｎ ｓ ｆ ｔ ｏ ｔ ｃ ｅ ｏ ｈ ｏ ｗａ ｅ ｆ ｄ ｓｖ ｒ ｅ ． ｉ ｉ ＫＥＹ ＯＲＤＳ：Ｍａｒｘ ｃ ｎ ｅ ｅ ；Ｄｏ ｂ ｅ ｓ ａ ｅｖ ｃｏ ｄ ｌｔ ｎ；Ｃ ｏ ｅ Ｗ ｔ ｏｖｒ ｒ ｉ ｔ ｕ ｌ ｐ ｃ ｅ ｔｒｍｏ ｕ ａ ｉ ｏ ｌｓ ｄ—ｌｏ ｏ ｔ ｌ ｅ ｄ—ｆｒ ａｄ ｃ ｍｐ ｎ ａ ｏ ｐ ｃ ｎ ｒ ；Ｆ ｅ ｏ ｏｗ ｒ ｏ ｅ ｓ －
输入不平衡时双级矩阵变换器调制策略的改进
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摘 要 ： 对 输 入 电 压 不平 衡 时 双级 矩 阵变 换 器 输 出 电 能 质 量 差 且 电压 传 输 比低 等 问 题 ， 空 间 矢 量 脉 宽 针 在 调 制 基 础 上 提 出 了一 种 混 合 型 控 制 策 略 。 整 流 级 采 用 过 调 制 策 略 ， 证 负 载 侧 输 出最 大 功 率 ， 变 级 通 过 时 保 逆 变 电压 调 制 系 数 来 实 时 修 正 逆 变 级 占 空 比 ， 保 负 载 侧 三 相 对 称 输 出 ， 用 Ｍａｌｂ Ｓｍｕｉｋ对 该 调 制 策 略 确 利 ｔ ／ｉ ｌ ａ ｎ 下 Ｔ ＭＣ输 出性 能 进 行 了仿 真 研 究 。仿 真 结 果 表 明 该 方 法 不 仅 能 有 效 改 善 非 对 称 输 入 时 输 出 波 形 ， 高 电 Ｓ 提 压 利 用 率 ， 且 算 法 简 单 易 于实 现 。 而 关键词 ： 级矩阵变换器 ； 双 混合 调 制 策 略 ； 变 电 压 调 制 系 数 ； 调 制 ； 时 过 电压 不 平 衡
矩阵变换器双向工作原理
矩阵变换器双向工作原理矩阵变换器是一种广泛应用于电力电子领域的电力变换装置，具有双向工作原理。
本文将从基本概念、工作原理、应用领域等方面，深入剖析矩阵变换器的双向工作原理。
**一、基本概念**矩阵变换器是一种基于矩阵变换的电力变换装置，其输入和输出电压之间通过特定的变换矩阵进行转换。
输入电压经过变换后，能够得到所需的输出电压和电流，从而实现电力系统的灵活调控。
**二、工作原理**矩阵变换器采用多电平变换技术，通过多个矩阵变换环节，实现高电压、大电流的输出。
在矩阵变换器的运行过程中，输入电压经过一次或多次矩阵变换，能够得到不同相位、幅值的输出电压，从而满足不同负载的需求。
此外，矩阵变换器还具有双向工作原理，即能够实现能量的双向流动。
在某些应用场景下，矩阵变换器能够将一部分能量从电源转移到负载，同时将另一部分能量储存在储能装置中，实现能量的高效利用。
**三、应用领域**矩阵变换器在电力电子领域的应用十分广泛，包括不间断电源(UPS)、风力发电、太阳能发电等。
在UPS中，矩阵变换器常用于提高电压质量和提高电能质量，从而满足计算机系统的需求。
在风力发电和太阳能发电领域，矩阵变换器能够实现风电和光电的高效转换，提高可再生能源的利用率。
**四、总结**矩阵变换器作为一种先进的电力变换装置，具有双向工作原理，能够实现输入和输出电压的灵活转换，并具有高效能量利用的特点。
其广泛应用于电力电子领域的诸多领域，包括不间断电源、风力发电、太阳能发电等，对于推动电力系统的智能化和绿色化具有重要意义。
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矩阵变换器的建模与仿真
矩阵变换器的建模与仿真作者：王刚来源：《卷宗》2020年第16期摘要：由于矩阵变换器在体积、重量等方面具有一定的优势，它被视为是一种能够代替传统AC-DC-AC变频器的选择，在众多的电力变换场合得到了应用。
文章依据空间矢量调制算法，使用Matlab/Simulink仿真，验证了控制策略的正确性。
关键词：矩阵变换器;空间矢量调制;仿真1 引言矩阵变换器以其简单的拓扑结构及诸多理想的电气特性，使其具有巨大的理论研究价值和广阔的应用前景，越來越受到广大研究人员的青睐，成为20世纪80年代以来的第三个交流电力变换器平台。
因其具有优良的输入输出特性，并具有广义的变换器特性，使得它在众多的电力变换场合得到了应用。
本文依据双空间矢量调制算法，应用Matlab/Simulink 建立了数学模型进行计算机仿真。
2 双空间矢量调制算法双空间矢量调制算法是一种间接调制算法，它的基础是PWM调制技术，是对矩阵变换器等效交-直-交结构的前级虚拟整流级和后级虚拟逆变级分别采用空间矢量调制技术，再将两部分有机的结合起来，实现整体控制。
2.1 空间矢量的合成原理空间矢量的旋转角频率即为三相对称交流量的角频率，而且从式（2.1）的计算得到旋转矢量的幅值|F|正好等于三相对称交流量的幅值Fm。
2.2 调制算法中输入、输出空间的分析2.2.1 输出空间8个开关状态电压矢量有6个非零矢量u1-u6和两个零矢量u1和u7，6个非零电压开关矢量将空间平均分成6个区Ⅰ—Ⅵ，每个区间为60°。
在一个采样周期Ts内，期望输出的线电压空间矢量可以用两个相邻的开关状态矢量Uα、和一个零矢量U0来近似合成，其表达式为：2.2.2 输入空间假定负载为三相对称负载，虚拟逆变级的直流电流的局部平均值为恒值，为前级虚拟整流级提供恒定的输出电流。
当电源电压对称，虚拟整流级的直流回路电流恒定，为后级虚拟逆变级供电。
2.3 空间矢量合成以I1与U1所对应的开关组合为例，在Tα时间内，两个相邻的输出电压开关状态的矢量占空比为：3 矩阵变换器的仿真为了验证本章理论分析和推导的正确性，应用Matlab/Simulink 建立了数学模型进行计算机仿真。
隔离型AC-DC矩阵变换器最小电流应力控制方法
离型 AC-DC 矩阵变换器( isolated AC-DC matrix con非常适用于作为电池储能系统中的 PCS
[2 - 9]
。
IAMC 作为连接电网与储能单元的关键环节,
既要保证电网侧良好的电能质量,又需要满足电池
充放电需求
[10 - 14]
。 针对以上需求,文献 [15 ] 提出
在空间矢量调制的基础上,引入移相控制,使得网
型、变换效率以及电磁干扰等关键性能的电流应力
范围,对电流应力在限定条件下进行最小化寻优。
这一重要指标未进行深入的研究和优化。 电流应力
通过仿真和实验,验证所提控制方法的正确性和有
是指 IAMC 中间电感的应力,即电感电流。 而双有
源桥( dual active bridge,DAB) 变换器已经对电流应
Abstract:Aiming at the requirements in isolated AC-DC matrix converter ( IAMC) of reducing the cost of
power devices, improving efficiency and suppressing electromagnetic interference ( EMI) , a minimum
voltage and current on the DC side are stable and the ripple is small. Therefore, by using the proposed
control strategy, the current stress is minimized while ensuring good input and output performances.
不平衡输入3-1矩阵变换器输入电流谐波抑制研究与实现
不平衡输入3-1矩阵变换器输入电流谐波抑制研究与实现
不平衡输入3-1矩阵变换器是一种用于将三相电源的不平衡输
入转换为平衡输出的电力电子装置。
它通常用于抑制谐波电流，改善电力质量。
在不平衡输入的情况下，三相电源的电流将存在不平衡，包括幅值和相位上的差异。
这会引起谐波电流的产生，并对电网和其他设备产生负面影响。
为了解决这个问题，可以使用3-1矩阵变换器来平衡输入电流。
该矩阵变换器将三相电源的不平衡输入转换为三个等值的平衡输入。
这样，电流谐波将被抑制，从而改善电力质量。
研究和实现不平衡输入3-1矩阵变换器的电流谐波抑制需要以
下步骤：
1. 研究不平衡输入的原因和对电网和其他设备的影响。
了解不平衡输入的特点和谐波电流的产生机制。
2. 设计不平衡输入3-1矩阵变换器的结构和电路。
根据电流谐
波抑制的要求，选择适当的组件和参数。
3. 进行仿真分析。
使用电力系统仿真软件，模拟不平衡输入
3-1矩阵变换器的运行，并评估其谐波抑制效果。
4. 进行实验验证。
搭建实验平台，将不平衡输入3-1矩阵变换
器连接到实际电网，测量输入电流的不平衡度和谐波电流的波
形，验证其谐波抑制效果。
5. 优化设计和控制策略。
根据仿真和实验结果，调整不平衡输入3-1矩阵变换器的参数和控制策略，进一步改善谐波抑制效果。
总之，不平衡输入3-1矩阵变换器的电流谐波抑制研究和实现
是一个复杂的工程问题，需要综合考虑电力系统的特点和谐波抑制的需求，通过仿真和实验验证，不断优化设计和控制策略，以达到改善电力质量的目标。
不平衡输入下间接矩阵变换器电流预测
不平衡输入下间接矩阵变换器电流预测刘国亮;张建文;梁来明;陈宏【摘要】为解决间接矩阵变换器输入不平衡时,网侧电流含大量低次谐波的问题,提出了基于正负序分离技术、抑制有功波动和平均无功为零的思想,计算网侧参考电流,并将网侧电流作为输入侧直接控制目标.相较于传统基于网侧无功控制的模型预测,实现了对网侧电流的直接控制,改善网侧波形质量的同时并未牺牲输出特性.相较于传统基于调制的闭环控制方法,省去了多个调节器的设计,降低了系统复杂度.实验结果表明了所提方法有效.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2019(042)004【总页数】5页(P904-908)【关键词】间接矩阵变换器;不平衡输入;不平衡控制;电流预测【作者】刘国亮;张建文;梁来明;陈宏【作者单位】国网新疆电力公司电力科学研究院,乌鲁木齐830000;国网新疆电力公司电力科学研究院,乌鲁木齐830000;国网新疆电力公司电力科学研究院,乌鲁木齐830000;国网信通亿力科技有限责任公司,福州350001【正文语种】中文【中图分类】TM46直接式矩阵变换器DMC(Direct Matrix Converter)可实现单级AC-AC变换[1],相较于传统双PWM变换器[2],此拓扑不存在中间的储能环节,可提高整个变换器功率密度和使用寿命。
间接式矩阵变换器IMC(Indirect Matrix Converter)为DMC一种衍生拓扑[3-5],其克服了DMC复杂的换流方式和调制策略等缺点,提高了系统可靠性。
相较于双PWM变换器,IMC拥有较低的控制自由度和鲁棒性。
这是由于输入电流矢量相位角可预先确定(通常为网侧电压矢量相位),但其幅值需根据负载电流被动调节,因此输入电流并未实现直接控制。
另一方面,由于缺乏中间储能元件,变换器输入、输出实际相互耦合,输入不平衡等非正常因素会对输出产生直接影响,在输出电流中产生难以滤除的低次谐波,进而导致网侧电流波形质量下降。
基于滤波器状态反馈的矩阵变换器网侧电流闭环策略
基于滤波器状态反馈的矩阵变换器网侧电流闭环策略陆松;葛红娟;陈思;徐媛媛;许宇翔【摘要】滤波器的引入降低了矩阵变换器轻载时的网侧功率因数,而滤波器的谐振特性更会导致系统不稳定.针对该问题,提出一种基于滤波器状态反馈的矩阵变换器网侧电流闭环控制策略,该策略以同步旋转坐标系下网侧电流为控制目标,并将滤波器状态变量的瞬时扰动引入电流环,对虚拟整流级电流矢量的期望值进行实时补偿,并根据补偿后的电流矢量期望值调制矩阵变换器.通过设置合理的反馈系数矩阵,滤波器的状态反馈使系统闭环极点移至更稳定的区域,增强了系统的稳定性.最后,实验结果表明该策略可以有效阻尼矩阵变换器动态过程的振荡,并能在全功率范围内使网侧保持较高功率因数.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2016(031)007【总页数】7页(P65-71)【关键词】矩阵变换器;LC滤波器;电流闭环;状态反馈【作者】陆松;葛红娟;陈思;徐媛媛;许宇翔【作者单位】南京航空航天大学新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京航空航天大学新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京航空航天大学新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京航空航天大学新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京航空航天大学新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TM46矩阵变换器作为一种AC-AC变换器，因其结构紧凑、效率高、输入功率因数可调和理论上能实现任意频率输出等优点[1]受到众多学者的关注，尤其在电机驱动领域，安川电机成功研发的Varispeed AC和FSDrive-MX系列矩阵变频器[2，3]，表明矩阵变换器开始迈入工业应用领域。
近年来，研究人员更加关注矩阵变换器在其他领域的应用。
如独立电源发电系统[4]、感应加热系统[5]和航空电源[6]等，以上研究成果都表明矩阵变换器具有良好的应用前景。
不平衡负载情况下矩阵变换器的拓扑改进及控制策略
第28卷第36期中国电机工程学报 V ol.28 No.36 Dec.25, 20082008年12月25日Proceedings of the CSEE ©2008 Chin.Soc.for Elec.Eng. 33 文章编号：0258-8013 (2008) 36-0033-07 中图分类号：TM 464 文献标志码：A 学科分类号：470⋅40不平衡负载情况下矩阵变换器的拓扑改进及控制策略王汝田，王建赜，谭光慧，纪延超(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江省哈尔滨市 150001)Improvement of Matrix Converter’s Topology and Study on It’s ControlStrategy Under Unbalance LoadWANG Ru-tian, WANG Jian-ze, TAN Guang-hui, JI Yan-chao(School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China)ABSTRACT: This paper proposed a novel 3×4 matrix converter (MC) for the problem that 3×3 MC can’t carry the unbalance load. The added midline bridge connects the neutral point of load. The equivalent AC/DC/AC model is founded and the instance of 3×4 MC with unbalance load is analyzed. The fact that the key of obtained three phases symmetrical output voltage is to control the voltage of neutral point is achieved. Space vector pulse width modulation (SVPWM) of 3×3 MC is inherited and the relationship of SVPWM and space pulse width modulation (SPWM) is analyzed: the SVPWM is an improved space pulse width modulation (SPWM) of adding zero-sequence component to sinusoidal modulation wave. The midline bridge is modulated by SPWM method and the voltage of load’s neutral point is controlled to be fitting zero-sequence voltage, which can make output voltage symmetry. The input current is analyzed by switching function method and the expression of lower harmonic current is given. Simulation results are given to verify the feasibility of 3×4 MC.KEY WORDS: 3×3 matrix converter; 3×4 matrix converter; space vector pulse width modulation; unbalance load; harmonic; switching function摘要：针对3×3矩阵变换器(matrix converter，MC)不能带不平衡负载问题，提出一种新型的3×4MC，新增加的中线桥臂连接到负载中性点。
非正常工况下矩阵整流器的前馈模糊补偿控制
非正常工况下矩阵整流器的前馈模糊补偿控制王志平;谢运祥;杨坤;罗敏【摘要】在分析了三相输入电压正常工况下矩阵整流器的输入电流空间矢量调制算法后,针对输入电压在非正常工况下将会对输出直流电压波形产生影响的问题,提出一种带前馈模糊补偿控制策略的输入电流空间矢量调制算法,通过检测和实时计算电压矢量的模并与正常值进行比较,采用模糊控制动态调整当前控制周期的调制系数,保证输出电压的稳定.详细介绍了该补偿策略的工作原理,建立仿真模型和研制试验样机,仿真和实验结果验证了补偿控制策略的可行性和有效性.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2014(034)005【总页数】7页(P98-104)【关键词】矩阵整流器;电流空间矢量调制;前馈控制;模糊控制;非正常工况;补偿【作者】王志平;谢运祥;杨坤;罗敏【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州510641;广东省自动化研究所,广东广州510070;中国科学院云计算产业技术创新与育成中心,广东东莞523808;华南理工大学电力学院,广东广州510641;广东省自动化研究所,广东广州510070;广东电网公司电力科学研究院,广东广州510600【正文语种】中文【中图分类】TM460 引言矩阵整流器是一种由三相-三相矩阵变换器演化而来的降压型三相AC-DC变换器，具有矩阵变换器的能量双向流动、正弦输入电流、高功率因数、不需要直流储能元件、体积小等优点[1-3]。
矩阵整流器可以单独应用于大功率直流电源用于直流传动领域，也可以作为间接矩阵整流器用于风力发电系统[4]。
在三相输入电压平衡的条件下，矩阵变换器的控制策略主要有直接变换法、间接变换法和滞环电流跟踪法等，但是实际电网电压常常会出现不平衡状态，上述部分算法的约束条件受到破坏，导致输出直流电压出现高次谐波电压[5-8]，因此需要进行相应改进。
针对三相输入电压不平衡和瞬时跌落情况，很多文献做了大量的研究并提出降低矩阵变换器输出谐波的方法。
矩阵变换器电流方向换流策略的改进
矩阵变换器电流方向换流策略的改进付光杰;李航;姜学岭;牟海维【摘要】由于矩阵变换器电路没有续流路径，它的换流过程与交-直-交变换器相比更为复杂，换流问题是阻碍其工业应用的主要原因之一。
为了解决传统四步换流策略中因换流步长固定而导致波形失真的问题，提出一种新的检测负载电流方向的方法和变步长四步换流策略。
改进策略包括通过检测管压降来判断电流方向，根据不同电流情况下元件的开关时间采用变换流时间的四步换流策略。
最后设计了基于数字信号处理技术和复杂可编程逻辑器件的控制系统。
实验结果表明：改进的换流策略提高了换流的可靠性，同时缩短了换流时间。
%Compared to AC-DC-AC converter , the absent follow current path in matrix converter circuit com-plicates the commutation process which obstructs its industrial application .In order to solve waveform distor-tion incurred by the fixed step of traditional four-step commutation strategy , a new method to detect the load current direction and the variable-step four-step communication strategy were proposed .Improvement strategy includes deciding current direction according to detector tube ’ s voltage drop , and the four-step commutation strategy of changing conversion time according to the element ’ s switching time under various currents .Both DSP and CPLD-based control system was designed .The experimental result demonstrates that the improved commutation strategy can enhance commutation availability and reduce commutation time meanwhile .【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P675-679)【关键词】矩阵变换器;换流;电流方向检测;变步长换流【作者】付光杰;李航;姜学岭;牟海维【作者单位】东北石油大学，黑龙江大庆 163318;东北石油大学，黑龙江大庆163318;国网冀北电力有限公司承德供电公司，河北承德067000;东北石油大学，黑龙江大庆 163318【正文语种】中文【中图分类】TH89矩阵变换器(MC)是一种近年来倍受关注的比较新型的通用三相交-交变换器，与传统的交-直-交变换器相比，具有能够四象限运行、功率密度大、输入功率因数可调、波形失真度小、结构紧凑、效率高及动态响应快等优点[1～4]。
矩阵变换器的两种网侧单位功率因数控制方法_夏益辉
0 引言
与传统的交–直–交变频器相比，矩阵变换器具 有功率密度大、可以实现正弦的输出电流和输入电 流控制、不需要直流储能元件和输入功率因数可调 等优点[1]。目前对矩阵变换器的研究主要集中在系 统稳定性[2-3]、换流方法[4-5]、交流调速[6-7]、调制策 略[8-12]和电压传输比[13-15]等方面。 对于网侧单位功率因数控制，目前对其进行探 讨和研究的文献并不多。文献[16]利用输入电路结 构，计算出输入功率因数设置角和网侧功率功率因 数角的关系，基于此获得一种网侧单位功率因数控 制方法，该方法虽能有效提高网侧功率因数，但无 功功率很难控制为零；另外，也提出一种基于网侧 电压和电流双锁相环的闭环单位功率因数控制方 法，该方法虽可以获得较高的网侧功率因数，但锁 相环参数整定和计算比较复杂；文献[17]基于频域 分析方法，获得了输入功率因数设置角和网侧功率 因数角的关系；文献[18]对双级矩阵变换器同样采 用基于双锁相环的闭环控制，获得了较好的控制效 果，但同样存在锁相环参数整定复杂和计算量大的 缺点。文献[19]提出一种基于数学构造的网侧单位 功率因数控制方法，通过检测输入电压和电流以及 负载的功率因数角，构造合适的调制矩阵将无功功 率控制为零，实现了网侧单位功率因数控制的目 标，但负载功率因数角需要使用锁相环、需要检测 输入电流以及构造控制矩阵，整个系统的硬件设备 和软件开销均增大。此外，文献[20]也针对双级矩 阵变换器提出一种输入功率因数设置角计算方法。 为进一步提高网侧单位功率因数性能，在不增加硬 件设备和尽可能降低系统运算量的前提下，提出两
夏益辉，张晓锋，乔鸣忠，朱鹏，魏永清
(海军工程大学电气工程学院，湖北省 武汉市 430033)
Two Grid Side Power Factor at Unity Control Methods of Matrix Converter
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第４ ９卷 第 ３期
２ ０ １ ５年 ３ 月
电 力 电 子 技 术
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
Ｖｏ １ ． ４ ９．Ｎｏ ． ３ Ｍａ ｒ ｃ ｈ ２ ０ｌ ５
矩阵变换器负载不平衡时 网侧 电流控制
夏 益 辉 ，张 晓锋 ，乔 鸣 忠 ，梁 京辉
（ 海 军工程 大学 ， 电 气 工 程 学 院 ，湖 北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ３ ３ ）
摘要： 矩 阵变 换器 输 出与输 入通 过 器件 直接 连接 ， 输 入 电流 直接 由输 出 电流 合成 ， 当 负载 电流 不平 衡 时 ， 传 统 的空 间矢量 调制 方法 下输入 电流 畸变 和不 对称 严重 。为 实现 负载 电流 不平 衡时 输入 电流 仍能对 称 正弦 ， 从 占 空 比和 调制 比两个 方面 ， 深 入分 析 了造成 输入 电流 不平 衡 的原 因 ， 并在 此基 础上 提 出 了一 种抑制 策 略 ： 对传 统 的调 制 比计算 方法 进行 改进 ， 提 出采 用给 定 输入 电流 与输 出 电流 计算 占空 比 的方 法 ， 使输 入 电流 逼近 给 定 电 流， 从 而达到 控制输 入 电流 平衡 的 目的。仿真 结果表 明 ， 无 论负载 电流平 衡与 否 ， 采用 所提调 制 比计算 方法 ， 输 入 电流 均 能平衡 正弦 ， 实验 结果证 明了该方 法的正 确性 与可行 性。 关键 词 ： 矩 阵变换器 ；负载 不平 衡 ；网侧 电流 中图分类号 ： Ｔ Ｍ ４ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ — １ ０ ０ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ － ０ ０ ０ ８ — ０ ４
ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｌ ｙ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｄｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ｃ ｕ ｒｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｈ ｉ ｇ ｈ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ
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