矩陣變換器輸入無功特性及控制研究

《矩陣變換器輸入無功特性及控制研究》是依託湖南大學，由李幸擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：矩陣變換器輸入無功特性及控制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李幸
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

矩陣變換器的許多套用場合對無功有著迫切需求，但矩陣變換器輸入無功控制複雜且範圍受限，難以滿足套用需求。為此，本項目擬對矩陣變換器輸入無功特性及控制展開研究。基礎理論方面，研究矩陣變換器輸入無功產生機理，探究無功來源及相關能量互動機制，揭示輸入無功與拓撲結構、調製策略和負載特性等因素之間的相互關係。為克服輸入無功範圍受限，在調製層面，提出空間矢量調製框架下的構造性擴大無功方法和基於有限集預測控制思想的擴大無功方法，在拓撲層面，提出集成靜止同步補償器功能的矩陣變換器新拓撲，並進一步研究這些方法對系統效率及波形質量的影響。實際套用方面，研究基於矩陣變換器的雙饋風電系統、統一潮流控制器的無功最佳化分配機制，充分挖掘和利用此類負載額外存在的自由度，實現系統最優無功分配目標。研究成果將有助於拓展矩陣變換器的套用範圍和在特定場合的適應性，對推動矩陣變換器技術理論體系發展與完善具有重要的科學意義。

結題摘要

矩陣變換器的許多套用場合對無功有著迫切需求，但矩陣變換器輸入無功控制複雜且範圍受限，難以滿足套用需求。為此，本項目對矩陣變換器輸入無功特性及控制展開了研究。首先，從調製策略層面，項目針對雙級矩陣變換器提出一種基於空間矢量合成的構造性無功擴大調製方法，在確保負載正常工作的同時最佳化分配各空間矢量的占空比。針對單級矩陣變換器提出了一種基於有限集預測控制的無功擴大方案，直接將最大化輸入無功範圍當作控制目標，以此優先選擇開關狀態，解除了調製規則對輸入無功控制的約束。通過與常規方法對比，這兩種方法均可提升矩陣變換器對輸入無功的控制能力。從拓撲結構層面，項目提出一種集成靜止同步補償器功能的矩陣變換器拓撲，即在雙級矩陣變換器中間直流環節設計了切實可行的附屬電路，使其整流級可獨立地向電網提供動態無功補償，而不受負載電流及運行狀態的約束，這極大地改善了雙級矩陣變換器的無功控制能力。從無功套用角度，項目分別對基於矩陣變換器的雙饋風力發電系統以及統一潮流控制器系統提出了相應的無功最佳化控制方案。這些研究成果完善了矩陣變換器技術理論和方法，也為提升矩陣變換器在特定套用場合的適應性提供了理論支撐。