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变换器的历史发展介绍

2021.8.23

  1976年,矩阵式变换器的概念和电路拓扑形式由L.Gyugyi和 B.R.Pelly首先提出。1979年意大利学者M.Ventutini和A.Alesina证明这种频率变换器的存在,促进了矩阵式变换器的迅速发展。他们首先在理论上证明了N相输入、P相输出的矩阵式逆变器的实现条件,同时给出了一种电压控制策略,这种控制策略虽然解决了矩阵式变换器的谐波问题,但也有输出输入电压比小于0.5的严重缺陷。进入20世纪80年代后期,随着电力电子技术和计算机控制技术的发展,矩阵变换器的研究工作越来越被人们所重视。为了解决M.Venturini和A.Alesina控制方案的不足,先后有许多学者对矩阵变换器进行了一系列的研究,并从不同的角度提出了不同的控制方案。国外对于矩阵变换器的研究进入大发展阶段。

  1989年,日本学者J. Oyama等提出了一种最大最小输入电压调制技术,该技术认为输出电压最小的相总是与输入电压最小的相相连,其余两相则利用PWM 调制技术对输入电压进行调制,输出线电压的最大值总是等于最大输入线电压函数的最小值,即输出线电压总是在输入线电压的包络线之内。同年,还有南斯拉夫学者L.Huber和美国学者D.Borojevic提出了基于电压空间矢量调制技术的方法。该方法是根据矩阵变换器的功率开关状态,定义出输入电流和输出电压的六边形开关状态矢量,然后,按输入矢量在任意时刻由其相邻的两开关矢量合成,得到每一采样周期内的开关导通比,该技术已发展成为较成熟的技术。Huber和D. Borojivic进一步提出了一种基于空间向量调制技术的PWM技术,最大电压传输比可达到0.866,并通过实验样机带三相感应电机运行,证明采用空间向量调制法的矩阵变换器与理论分析相一致,即具有输入功率因数逼近于1,输出电压可调频调幅等特点;A. Ishiguro和T. Furuhashi提出输入双线电压瞬时值法,其调制实质即任何时刻输出电压为两个输入线电压合成,从理论分析知当输入电流不对称或含有高次谐波时,控制函数可以自动修正而不需要额外的计算量。这一点尤其适用于某些电网不够稳定的场合。1992年C. L. Neft和C. D. Schauder 提出了一种应用于30马力矩阵变换器的控制理论和实现方案,这种方案是一种去除直流中间环节的逆变器方法的改进,它将控制策略分为“整流”和“逆变”两部分,三种开关分别看作一种假想的电压源逆变器。“整流”部分对于每一开关组分别有“正”“负”两套开关函数。

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