什么是變換器?大佬帶你看變換器研究發(fā)展!

變換器早在1970年代就已經(jīng)被大神們提出來了，隨著時代的發(fā)展，變換器也逐漸變得更為成熟。為增進(jìn)大家對變換器的認(rèn)識，本文將對變換器的研究發(fā)展予以介紹。如果你對變換器或是本文內(nèi)容具有興趣，不妨和小編一起來繼續(xù)往下閱讀哦。

變換器，是將信源發(fā)出的信息按一定的目的進(jìn)行變換。矩陣式變換器是一種新型的交-交電源變換器。和傳統(tǒng)的變換器相比，它具有如下優(yōu)點：不需要中間直流儲能環(huán)節(jié);能夠四象限運(yùn)行;具有優(yōu)良的輸入電流波形和輸出電壓波形;可自由控制的功率因數(shù)。矩陣式變換器已成為電力電子技術(shù)研究的熱點之一，并有著廣泛的應(yīng)用前景。

1976年，矩陣式變換器的概念和電路拓?fù)湫问接蒐.Gyugyi和 B.R.Pelly首先提出。1979年意大利學(xué)者M(jìn).Ventutini和A.Alesina證明這種頻率變換器的存在，促進(jìn)了矩陣式變換器的迅速發(fā)展。他們首先在理論上證明了N相輸入、P相輸出的矩陣式逆變器的實現(xiàn)條件，同時給出了一種電壓控制策略，這種控制策略雖然解決了矩陣式變換器的諧波問題，但也有輸出輸入電壓比小于0.5的嚴(yán)重缺陷。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后期，隨著電力電子技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，矩陣變換器的研究工作越來越被人們所重視。為了解決M.Venturini和A.Alesina控制方案的不足，先后有許多學(xué)者對矩陣變換器進(jìn)行了一系列的研究，并從不同的角度提出了不同的控制方案。國外對于矩陣變換器的研究進(jìn)入大發(fā)展階段。

1989年，日本學(xué)者J. Oyama等提出了一種最大最小輸入電壓調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)認(rèn)為輸出電壓最小的相總是與輸入電壓最小的相相連，其余兩相則利用PWM 調(diào)制技術(shù)對輸入電壓進(jìn)行調(diào)制，輸出線電壓的最大值總是等于最大輸入線電壓函數(shù)的最小值，即輸出線電壓總是在輸入線電壓的包絡(luò)線之內(nèi)。同年，還有南斯拉夫?qū)W者L.Huber和美國學(xué)者D.Borojevic提出了基于電壓空間矢量調(diào)制技術(shù)的方法。該方法是根據(jù)矩陣變換器的功率開關(guān)狀態(tài)，定義出輸入電流和輸出電壓的六邊形開關(guān)狀態(tài)矢量，然后，按輸入矢量在任意時刻由其相鄰的兩開關(guān)矢量合成，得到每一采樣周期內(nèi)的開關(guān)導(dǎo)通比，該技術(shù)已發(fā)展成為較成熟的技術(shù)。Huber和D. Borojivic進(jìn)一步提出了一種基于空間向量調(diào)制技術(shù)的PWM技術(shù)，最大電壓傳輸比可達(dá)到0.866，并通過實驗樣機(jī)帶三相感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行，證明采用空間向量調(diào)制法的矩陣變換器與理論分析相一致，即具有輸入功率因數(shù)逼近于1，輸出電壓可調(diào)頻調(diào)幅等特點;A. Ishiguro和T. Furuhashi提出輸入雙線電壓瞬時值法，其調(diào)制實質(zhì)即任何時刻輸出電壓為兩個輸入線電壓合成，從理論分析知當(dāng)輸入電流不對稱或含有高次諧波時，控制函數(shù)可以自動修正而不需要額外的計算量。這一點尤其適用于某些電網(wǎng)不夠穩(wěn)定的場合。1992年C. L. Neft和C. D. Schauder 提出了一種應(yīng)用于30馬力矩陣變換器的控制理論和實現(xiàn)方案，這種方案是一種去除直流中間環(huán)節(jié)的逆變器方法的改進(jìn)，它將控制策略分為“整流”和“逆變”兩部分，三種開關(guān)分別看作一種假想的電壓源逆變器。“整流”部分對于每一開關(guān)組分別有“正”“負(fù)”兩套開關(guān)函數(shù)。

人們發(fā)現(xiàn)，采用全控器件，不僅可以對輸入相移進(jìn)行控制，還能對輸入電流波形進(jìn)行控制。80年代末，矩陣式變換器問世了。早期的實驗裝置由于工作頻率不夠高及換流技術(shù)不完善，輸出頻率都很低，通常低于電網(wǎng)頻率，但突破以往交—交變換器的上限。隨著電力電子器件制造及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，矩陣式變換器的研制形成了一個熱點。構(gòu)成雙向開關(guān)的單向開關(guān)間多步換流控制技術(shù)被推廣開來，裝置的性能得到了極大的提高，最高輸出頻率達(dá)到了電網(wǎng)頻率的2～3倍，輸入側(cè)電流波形畸變率小于2%，用于恒壓頻比、電流跟蹤及矢量控制等，取得了一定成果。與此同時，由于計算機(jī)軟、硬件的迅猛發(fā)展，在采用理論分析和實驗相結(jié)合的基礎(chǔ)上，更多地采用了仿真方法，以進(jìn)一步提高的研究地深度和廣度，提高研究的效率。其中最引人注意的有南斯拉夫?qū)W者L.Huber 和美國教授D.Bdrojecvic提出的基于空間矢量調(diào)制的控制技術(shù)，并成功地研制出了2kW實驗樣機(jī)，臺灣學(xué)者潘晴財基于電流滯環(huán)跟蹤和軟開關(guān)技術(shù)，提出了另一種實現(xiàn)方法。英國學(xué)者Watthanasarn 等基于DSP和IGBT硬件條件完成了2kW的實驗樣機(jī)。1997年英國學(xué)者P.Wheeler和D.Grant提出了一種對構(gòu)成雙向開關(guān)的單向開關(guān)間切換實現(xiàn)四步換流的低開關(guān)損耗和優(yōu)化輸入濾波器的矩陣式變換器仿真研究，并研制出了5kW的實驗裝置。

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