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模块化多电平矩阵变换器电容电压纹波稳态分析
  • ISSN号:0258-8013
  • 期刊名称:中国电机工程学报
  • 时间:2013.8.25
  • 页码:52-58+9
  • 分类:TM46[电气工程—电器]
  • 作者机构:[1]电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学),山东省济南市250061
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51177095);山东省自然科学基金项目(ZR2011EEM026).
  • 相关项目:用于智能电网的级联模块化多电平矩阵变换器及其控制技术
作者: 李峰|王广柱|
中文摘要:

模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrixconverters,M3C)是一种新型的基于级联H桥的直接交-交变换器拓扑结构,可用中/高压功率频率变换场合,但其应用范围受H桥子模块直流侧电容纹波电压的限制。从能量守恒角度研究M3C子模块电容电压的一般性波动规律,导出稳态条件下电容纹波电压与M3C输入/出频率、功率因数、电压比值等参量之间的定量关系。对各参量对纹波电压的影响程度进行理论分析并得出下列结论:电容纹波电压中一般含有输入/输出频率的二倍频、差频及和频4种频率成分,在几种特例中仅包含3种频率成分;电容纹波电压幅值对输入/输出频率比值变化非常敏感,当输入和输出频率彼此接近或一个趋近于零时,纹波电压幅值会逐渐变得很大,导致M3C无法正常工作。仿真计算验证了理论分析的正确性。

英文摘要:

The modular multilevel matrix converter (M3C) is a novel direct AC converter topology based on the cascaded H-bridge, and is available in medium/high voltage power frequency conversion occasions. However, its application fields are limited by the DC capacitor ripple voltage of the H-bridge sub-module. In this paper, a general variation rule of the capacitor voltage ripple was studied from the energy conservation point of view, and the quantitative relationships among the ripple voltage and the M3C input/output frequency, power factor, voltage ratio were derived on the steady-state conditions. The impacts of the different parameters on the ripple voltage were analyzed in details. The following conclusions were drawn: the ripple voltage in general contains the doubling, difference and sum frequency components of the Mac input and output, while only three kinds of frequency components were included in several special cases; the ripple voltage amplitude was very sensitive to the input/output frequency ratio, and when the input and output frequencies approach each other or one of them tends to zero, the ripple voltage amplitude will gradually become very large, causing the Mac to work improperly. The simulation and calculation results validate the correctness of the theoretical analysis.

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期刊信息
  • 《中国电机工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国电机工程学会
  • 主编:张文涛
  • 地址:北京清河小营东路15号 中国电力科学研究院内
  • 邮编:100192
  • 邮箱:pcsee@epri.sgcc.com.cn
  • 电话:010-82812536 82812534 82812545
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-8013
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2107/TM
  • 邮发代号:82-327
  • 获奖情况:
  • 1992年全国优秀科技期刊三等奖,1992年中国科协优秀科技期刊二等奖,1996年中国科协优秀科技期刊二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:98970