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矩阵整流器是一个十分有前景电力变换器。有别于传统整流器,矩阵整流器是由三相 AC-AC矩阵变换器演变而来的新型整流解决方案,其具有正弦输入电流、能力双向流动、无需大体积储能原件等优点,在过去的二十年间已经成为电力变换器界的研究热点。同时,上述优点可以使矩阵整流器有效地取代传统整流方案,可以使其广泛应用在汽车充电桩、风力发电变换器、不间断电源以及智能微电网的储能应用等场合。 由于矩阵整流器的直流输出端没有大电容,因此其易受电网侧电压各种波动影响。为了解决这个问题,本文提出了基于空间矢量调制的矩阵整流器直流输出电压滑模控制器,首先对矩阵整流器进行数学建模,对直流输出电压采用滑模控制略设计切换函数,并且采用幂次趋近律对滑模函数进行削弱抖振。最后在理论分析的基础上,对所提的滑模控制进行计算机仿真以及样机实验,仿真与实验结果均表明采用该滑模控制器,可以有效解决三相不平衡输入导致的直流输出不稳定的问题。 同时,为了滤去由双向开关高频工作导致的高次谐波,在电网侧与矩阵整流器主电路之间放置一输入滤波器。由于输入滤波器的存在,特别在轻载的情况下,矩阵整流器的输入功率因数较低。针对矩阵整流器输入功率因数波动的问题,本文通过理论分析,通过对矩阵整流器进行dq建模,推导得出了一种基于空间矢量调制的矩阵整流器输入功率因数角前馈控制算法。在保证输出电压稳定的前提下,最大限度补偿矩阵整流器的网侧功率因数,同时在最理想的工况下可以满足输入单位功率因数。最后在理论分析的基础上,对所提输入功率因数前馈控制策略进行计算机仿真以及样机实验。仿真与实验结果均表明采用该滑模控制器,可以有效补偿网侧功率因数角,并且可以保证直流输出电压稳定。 本文通过计算机仿真与矩阵整流器样机实验相结合,对所提的控制策略进行验证,为日后矩阵整流器工业应用提供了技术保障。