基于非均匀周期采样调制的双级矩阵变换器的研究

双级矩阵变换器(TSMC)具有显著的节能效果，已在变频调速、风力发电、车辆牵引等系统中得到了广泛应用。.针对降低TSMC输出电压中的谐波含量的需求，本项目将研究一种新型的TSMC调制策略-非均匀周期采样调制。该策略可将调制算法与信号采样-重构理论进行有机结合，并能够给出电力变换器调制策略的一般性阐述。首先，基于多分辨率分析理论，构造出一种非均匀周期采样函数，并对理想输出信号进行非均匀周期采样，利用相关的采样点实现了TSMC的调制；然后，提出了TSMC整流级与逆变级非均匀周期采样的综合性调制策略，进而实现了整流级的零电流换流；进一步地，拓展了新的调制策略，提高了TSMC的电压传输比；最后，给出了TSMC在新的调制策略下抵御不对称输入，抑制共模电压的方法。.本项目所提出的新策略，即易于实施又能够有效地提高输出电压中基波成分所占的比重，为TSMC的调制技术及相关的工程应用奠定了坚实基础。

项目开展了双级矩阵变换器基于非均匀周期采样的调制策略的研究。对双级矩阵变换器双空间矢量分析的基础上，将小波调制应用于双级矩阵变换器中，分析了小波调制的基本工作原理，利用构造的函数进行非均匀周期采样。详细推导了利用小波分析理论实现对双级矩阵变换器整流级及逆变级进行调制。最后将基于小波调制的整流级和逆变级相结合实现了双级矩阵变换器的小波调制，并对其输出电压传输比进行了分析。. 对双级矩阵变换器的共模电压进行了研究。共模电压的分布规律与所采用的调制策略相关。项目分别采用四种调制策略抑制其共模电压，分别为重新排列零矢量分布的调制策略、相邻矢量代替零矢量的调制策略、逆变侧无零矢量脉宽调制策略以及改变中间直流电压值的调制策略，均降低了双级矩阵变换器共模电压幅值。并研究了双级矩阵变换器一个开关周期开关次数、能否实现零电流换流和电压传输比的相关变化。针对小波调制的双级矩阵变换器，研究了其共模电压分布规律。.对双级矩阵变换器的逆变级采用小波调制的电压调制比的理论进行分析。再假设矩阵变换器整流级输出直流电压的局部平局值恒定的条件上，分析小波调制的电压调制比M的线性调制范围，推导M的求解方法，并分别用小波调制、SPWM和SVPWM对三相逆变器进行控制，比较调制比的线性调制范围以及输出线电压的频谱。结果表明，小波调制的调制范围大于SPWM和SVPWM，并且在调制比相同时，小波调制输出电压谐波畸变率更小。. 以二极管箝位式三电平逆变器为研究对象，对单相二极管箝位式三电平逆变器及三相三电平逆变器的小波调制策略进行研究，并将研究结果与SPWM调制策略进行比较。同时研究小波调制总采样组数与电压谐波畸变率间的关系，并对逆变器的输出电压进行傅里叶分析，得到基波电压和谐波畸变率的理论值，以验证小波分析的正确性。同时，研究小波调制策略下的中点电位波形，并采用硬件电路对中点电位平衡进行控制。. 对三相Z源逆变器理论分析的基础上，将Z源网络引入到双级矩阵变换器中，构建基于Z源的三相双级矩阵变换器电路拓扑结构。从理论上推导出矩阵变换器电压传输比与Z源升压因子和调制因子之间的关系表达式。针对多相电机驱动系统，研究了适用于五相电机驱动系统的三相-五相双级矩阵变换器，并提出一种降低五相双级矩阵变换器共模电压的方法。研究了基于Z源的五相双级矩阵变换器。分析了这种多相矩阵变换器的工作原理和调制策略。最后