新型三相-單相矩陣變換器的研究與實(shí)現(xiàn)

3 仿真及實(shí)驗(yàn)研究
3．1 仿真分析研究
基于以上策略在Matlab／Simulink環(huán)境下建立系統(tǒng)仿真模型。仿真參數(shù)：輸入為三相對(duì)稱(chēng)電源，其相電壓為380 V／50 Hz，單相輸出電壓為220 V／50 Hz，功率為1 kW，開(kāi)關(guān)頻率為5 kHz。

由圖3a可知，無(wú)功率補(bǔ)償?shù)娜?單相矩陣變換器三相輸入電流除基波分量外還有一個(gè)含量較大的低頻諧波。由式(3)可知，所含諧波電流應(yīng)為兩個(gè)，頻率為ωi±2ωo，此處是因?yàn)檩斎胼敵鲭妷壕鶠?0 Hz，因此所含諧波只有150 Hz。濾波后的輸入電流含量只有23％，其原因?yàn)椋孩佼?dāng)輸入輸出均為50 Hz時(shí)，理論分析應(yīng)含有的諧波為50 Hz和150 Hz，50 Hz為基波，加大了基波分量；②輸入濾波器為L(zhǎng)C濾波，電路回路中有電容電流，此電流也為50 Hz。加入功率補(bǔ)償后輸入電流波形如圖3b所示，正弦度較好，諧波含量較小。
3．2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
為進(jìn)一步驗(yàn)證所提出策略的正確性，研制了一臺(tái)1 kW的三相-單相矩陣變換器，變換器由主功率電路、控制電路(DSP+CPLD)及其他外圍電路(驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等)組成。實(shí)驗(yàn)參數(shù)與仿真參數(shù)一致。圖4示出實(shí)驗(yàn)波形，其中uo1為濾波前輸出電壓，uo2以為濾波后輸出電壓。

由圖可知，該變換器可獲得較好的正弦輸出電壓，說(shuō)明所提出的帶功率補(bǔ)償?shù)娜?單相矩陣變換器可得到較好的交流輸出電壓；輸入電流正弦度較好，與理論分析和仿真基本吻合，說(shuō)明所提出的新型三相-單相矩陣變換器可較好地改善輸入電流波形，減小諧波污染。

4 結(jié)論
提出一種新型三相-單相矩陣變換器，通過(guò)增加小容量功率補(bǔ)償單元可較好地改善變換器輸入電流波形，減小其諧波含量。通過(guò)介紹三相-單相矩陣變換器的調(diào)制策略，分析研究了三相輸入電流與虛擬直流母線電流之間的關(guān)系。通過(guò)控制功率補(bǔ)償相電流，使其能補(bǔ)償虛擬直流母線上的脈動(dòng)電流，則可得到較好的三相輸入電流。仿真和實(shí)驗(yàn)表明，所提出的新型三相-單相矩陣變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)合理，性能優(yōu)良。