基于SiC開關(guān)器件的QuasI-Z源間接矩陣變換器.pdf

1、矩陣變換器作為一種功率變換裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊和輸入側(cè)功率因數(shù)高等優(yōu)點。間接矩陣變換器克服了直接矩陣變換器的換流問題，使換流效率更高，控制更為合理。Quasi-Z源間接矩陣變換器不僅繼承了間接矩陣變換器的優(yōu)點，而且實現(xiàn)了可調(diào)節(jié)的升/降壓功能。但是，全硅化的Quasi-Z源間接矩陣變換器體積大、開關(guān)器件功耗大等特點，導(dǎo)致系統(tǒng)效率較低，進而限制了Quasi-Z源間接矩陣變換器大規(guī)模市場化應(yīng)用的步伐。新型SiC器件具有阻斷電壓高、開關(guān)速度快、通

2、態(tài)電阻低、開關(guān)損耗小且耐高溫工作等優(yōu)點，能顯著降低裝置功耗、提高裝置的效率、減小裝置的體積。SiC器件成為解決Quasi-Z源間接矩陣變換器體積和效率等問題的首選解決方案。
　　首先，本課題將SiC開關(guān)器件與Quasi-Z源間接矩陣變換器相結(jié)合，提出了基于SiC開關(guān)器件的Quasi-Z源間接矩陣變換器，利用SiC材料的優(yōu)點，對整個系統(tǒng)的體積、效率和可靠性進行優(yōu)化。同時，分析了Quasi-Z源間接矩陣變換器的基本原理和調(diào)制策略，理論

3、推導(dǎo)了Quasi-Z源的升壓公式。研究了調(diào)制度對損耗和諧波的影響情況，并通過仿真進行驗證。
　　其次，給出了Quasi-Z源間接矩陣變換器電感、電容和開關(guān)器件的設(shè)計方法以及損耗計算方法。在相同功率和電壓等級下，設(shè)計了基于Si-IGBT、混合SiC-IGBT和SiC-MOSFET三種不同開關(guān)器件的Quasi-Z源間接矩陣變換器系統(tǒng)，通過對三套系統(tǒng)電感、電容和開關(guān)器件的參數(shù)、體積以及損耗進行對比分析，結(jié)果表明基于SiC-MOSFET的

4、Quasi-Z源間接矩陣變換器系統(tǒng)中電感、電容體積減少了將近一半，系統(tǒng)效率也得到明顯提高。
　　再次，本文提出了一個基于SiC-MOSFET的Quasi-Z源間接矩陣變換器感應(yīng)電機調(diào)速系統(tǒng)，并在MATLAB/SIMULINK仿真平臺上實現(xiàn)間接磁場定向控制，通過仿真驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。同時，在基于雙閉環(huán)感應(yīng)電機的調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對直通占空比D的選取進行了優(yōu)化設(shè)計，并通過仿真平臺進行驗證。
　　最后，完成基于SiC-MOSF