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矩阵变换器调制策略综述
吴志强
（东北电力大学电气工程学院，吉林克林132000）
科技论坛
摘要：矩降变换器含有大量的开关，所利用的数学模型应用比较繁璞，控制量大，所以在矩阵变换器的实际应用当中，采用适宜的调制策略造行控制，才可以确保系统可靠的运行。本文在矩阵变换器拓结构的基础之上来叙述三相交-交矩阵变换器的三种调制策略：直接传递函数法（DTF)、间接空间失量法(ISVM)和双电压控制法(TVC)，通过对这三种调制算法的学习进行了比较与展望
关键词：矩阵变换器；调制策略;DTFISVMTVC
1概述
1981年意大利的学者M.Venturini和A.Alesina从数学上严格论证了MC高频综合(HighFrequencySynthesize)定理，找出了详细的调制策略并应用于矩阵变换器的发展，慢慢引起了研究人员与学者的关注。另一位学者J.Rodriguez在1983年提出并证实了另一种
变侧的双向开关来分别进行调制，从而可以达到能量的传输与反馈，这种方法称之为“间接传递函数"方法"。
2调制策略
在实际用的矩阵变换器中，由于矩阵变换器较为复杂，所以选取适当的调制策略的至关重要，而为了保证系统的安全运行，更加增加了难度。而本文通过对最大电压传输比，开关的转换次数，输出电压和输人电流中包含的谐波含量惊醒了考客与比较进而得出所应用的结论。下面对于几种常见的调制策略进行分析。
2.1直接传递函数算法
直接传递函数法是一种直接应用了数学方法的有效的一种方—调制占空比矩阵。按发展历程可分为AV(Alesina-Venturi-
法
ni,AV)法与 OAV( Optimum Alesina-Venturini, OAV ）法。得矩阵变换器的电压，电流的输人输出关系可以由以下矩阵形式来表示：
v Va[Vaa
2=
m m21 ms
m.
mj2 m22 ms2
m21
m2m22
mis va
m23
Vi2 m[Va m
mg2
o2
msm23
msJe!
Lis
0≤m,≤1/=1.23
k=12.3
(1)(2)(3)
m为开关S对应的占空比。由电路原理可知：输入端任意两相之间不能短路，输出端任意两相之间不能断路，得：+需+叫-1/-123
优化AV方法。通过分析可知三相平衡电压的幅值的最大值的峰值与最小值的峰值所出现的时刻不同，因此输出相的三相电压为三相平衡电压，不包含谐波成分。而通过研究得到.在输出相电压参考值中引人输入电压的3次谐波能够使得输人线电压的范围更大而达到最大，引入输出电压的3次谐波能够使得输出线电压的范围更小而达到最小，可以使得最大电压利用率达到理论最大值V3/2 固此引人输入输出电压的3次谐波，可以得到与AV相似的矩阵占空比元素表达式：
Z
2#
1+ 2q cos3 (± 1)
cos(α。(11) 31
cos(3g） +23
cos(3a, ) 6
(4)
94（-）
)eos2月(
这种优化的直接方法不仅可以将大电压利用率提高到0.866，而且还可以满足输人功率因数的任意调节。在非三相交一交矩降变换器中可以得到推广应用，而在输人电压不平衡，输人电压发生畸变时，仍然可以实现实时的计算与调整。
2.2间接空间失量调制策略
关于空间失量调制策略研究的虚拟整流器与患拟递变器的传递函数为R和I。间接空间失量调制策略的传输矩阵为T=I-R同。定义输人侧的三相电压源为uu，输人端的三相电流为i、，所需的三相输出的电流为i、i、ic，所需的三相输出的电压u、U、u 整流与逆变中的虚拟直流母线电压与电流为你ux、ix，电压调制比为则ms、电流调制比mes输出侧与输人侧的关系为：U。=T%U i=T。T为矩阵的转置，可以得出其低频开关函数矩阵为：TmL=Ts(u,)Tv(a)，Tvs(）为输入侧虚拟整流矩阵;Ts(,)表示为输出侧的虚拟逆变矩阵。
空间失量调制方法减小了对控制电路的要求，更容易在实际应用当中的到实现。在具体进行运算时整流部分和逆变部分是同时进行的，最后可以使得最大电压传输比达到0.866，由于应用的是失量调制的概念来实现对输出电压，输人电流的控制，没有应用瞬时量来计算电流电压的爵时占空比，所以当三相电压源不平衡时，间接失量调制策略略显不足
2.3双电压控制策略
J.Oyama在1989年提出了双电压控制法，这种直接的调制方法在现在的应用范围也比较广泛。通过对三项输入电压进行加权平均计算，来从而得到一个固定的幅值，固定频率的输出电压，在双电压控制计算所需要的加权系数(双向开关导通状态占空比)时，记及所应用的输入电流的指令值，促使输出电压与输入电流趋近于其参考值
由于双电压控制策略是直接对三项输人电压进行加权平均计算，可知与直接开关函数法相似，也是一种最直接的计算方法。但由于其计算量小，计算简单，可以轻易的实现电网电压非正常情况下对输人电流的控制，但相比于空间失量调制成的实现更为困难。
3结论
矩阵变换器被称为柔性(灵活)通用变换器，不仅指其变换功能齐全，而且对其研究能够发现电力变换器许多共性的地方，即电力变化器波形高频合成的一般原理，这此共性包括电力变化的本质、原理、统一性、功率守恒、需要无源网络等等。矩阵式变换器由于其性能优越被应用于不同领域：汽车的牵引系统，风力发电系统.航空飞行器系统等。随着学者对于矩阵变换器调制策略研究的不断深人，相信矩阵变换器的应用会更加广泛
参考文献
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