矩阵变换器系统的稳定性分析及其改善方法

【摘要】：目前,对矩阵变换器的研究主要集中于变换器应用的一系列问题,如不平衡抑制、开关损耗、稳定性、将矩阵变换器应用于矢量控制和直接转矩控制的异步电动机调整系统等问题的研究。为了进一步推进矩阵变换器的实用化进程,对矩阵变换器系统的稳定性分析尤其重要。目前,国际上,矩阵变换器的稳定性研究刚刚起步,矩阵变换器稳定性机理有待深入研究。 首先,本文在输入非平衡状态下,采用了小信号分析方法对三相-三相矩阵变换器系统的稳定性进行了分析。由供给电源、输入L-C滤波器以及矩阵变换器和阻感性负载建立系统的状态平均模型。对非线性状态平均模型在稳定工作点处进行微偏线性化,建立小信号的状态方程,通过对状态矩阵特征值移动规律的分析,研究了系统各参数影响稳定性的规律。而且基于此模型,可分析出影响系统稳定性各因数,为系统稳定性的改善和输入滤波器的设计提供了有效的指导。基于上述模型本文提出了两种改善稳定性的方法。 其次,矩阵变换器用于大功率发电系统中,其是实现电能回馈电网的重要环节,但是由于变换器采用的PWM信号开关频率较低,导致输出电流含有较大的电流谐波,为降低开关频率造成的电流谐波,在并网变换器中引入T型滤波器取代典型的电感滤波器,并针对T型滤波器带来的不稳定性,分析了三种闭环控制策略,并比较出三种策略对稳定性影响,而且分析出基于桥臂输出电流闭环与电压电流双前馈相结合的间接控制策略,可大大改善系统的稳定性。 仿真结果证明了理论分析的正确性。