无零矢量TSMC输入功率因数研究

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1、研究与开发整流级无零矢量TSMC输入功率因数的研究皇金锋董锋斌（陕西理工学院电气工程系，陕西汉中723003）摘要根据整流级无零矢量TSMC输入功率因数控制的要求，推导了占空比的数学表达式。提出应用参考输入电压矢量来实现占空比的控制。依据整流级输出电压为正的条件，推导了输入功率因数角的范围。并用PSIM仿真软件对TSMC的调制策略进行验证，仿真结果表明了理论分析的正确性，为TSMC的实现提供一定的理论依据。关键词：双级式矩阵变换器；输入功率因数；占空比；PSIMResearchforInputPowerFactorofRectifierStagewithoutZeroVectorsofT

2、SMCHuangJinfengDongFengbin(DepartmentofElectricalEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong,Shaanxi723003)AbstractAccordingtoinputpowerfactorcontrolrequirementoftwostagematrixconverterwithoutzerovectors,themathematicalexpressionsofdutyratioarededuced.Thereferenceinputvoltagevectorispresen

3、tedtoachievethedutycyclecontrol.Theinputpowerfactoranglerangeisderivedaccordingtorectifieroutputpositivevoltagecondition.ThemodulationstrategiesofTSMCaretestedandverifiedwithPSIMsoftware.Simulationresultsshowthevalidityoftheoreticalanalysis.Thusprovidesatheorybasisforrealization.Keywords：twostage

4、matrixconverter；inputpowerfactor；dutyratio；PSIM[3]限制了其应用范围。本文将对其输入功率因数调1引言节的控制方法进行讨论，有望为扩大整流级无零矢相对于常规矩阵变换器（ConventionalMatrix量TSMC的应用范围做一些基础工作。Converter,简称CMC），双级式矩阵变换器（Twostage2TSMC的拓扑结构MatrixConverter,简称TSMC）具有以下特点：①无需采用CMC的四步换流法，整流级开关可实现如图1所示，TSMC的拓扑结构如图1（a）所零电流换流，逆变器开关采用传统的逆变器换流方示。在图1（a）中，S表示

5、理想双向开关，kj法，系统的可靠性高；②具有和CMC一样的输入ka∈{,,,,,bcABC}，jp∈{,n}。TSMC能量要能双输出性能；③利用中间直流环节作为母线，可实现向传输，S均采用双向功率开关，若由两个单向功kj多逆变器输出；④在一定约束条件下，可以减少开率开关组合成一个双向开关，TSMC拓扑中需要24关器件的数量。因此，TSMC是一种更具有发展潜个单向开关。在有些工况下，不需要能量双向传输，[1-2]力的新一代“绿色”电力变换器。为了提高电压TSMC的拓扑中仅需要9个单向开关。但最常用的利用率，TSMC一般采用整流级无零矢量的双空间是18开关的TSMC，如图1（b）所示。为了获

6、得矢量调制策略，且输入侧的功率因数为1。但这种最大的电压利用率，整流级无矢量的TSMC被认为[4]调制策略不能对TSMC的输入功率因数进行调节，是较好的一种调制策略，这里就此为研究对象，242011年第1期陕西省教育厅科学研究计划资助项目（2010JK468）研究与开发对其原理进行分析。个线电压分别为u、u，那么在一个PWM周期内abac的第一段，控制相应开关使uu=，在第二阶段，pnab使uu=。其余5个区间依次类推。pnac（a）图2输入电压6区间的划分图3参考输入电压6区间的划分实现目的二，即要实现三相输入基波电流为⎡it⎤⎡cos(ωϕ−)⎤aii⎢⎥⎢⎥i==iIcos(ωt−

7、2/3π−ϕ)（2）（b）ibi⎢⎥⎢mii⎥⎢it⎥⎢cos(ω+π−2/3ϕ)⎥图1双级矩阵变换器的拓扑结构⎣ci⎦⎣i⎦式中，I为输入相电流的幅值，ϕ为期望的输入电imi3TSMC整流级的调制策略流矢量与电压矢量相位差。在一个PWM周期内，−TSMC在电路拓扑中已将整流级和逆变级分局部直流平均电流idc为一恒定值，三相输入电流局−−−部平均值为i、i、i。仍以输入相电压第一区间开，对输入功率因数的控制通常在整流级的调制中abc