雙向開關(guān)九合一的模塊化矩陣變換器空間矢量調(diào)制研究.pdf

1、作為電力工業(yè)控制中新型的交-交“綠色變頻器”，矩陣變換器較傳統(tǒng)變換器擁有諸多優(yōu)勢(shì)：比如結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度大；輸入功率因數(shù)高，對(duì)電網(wǎng)諧波污染少；輸出頻率理論上不受限制；無中間環(huán)節(jié)的大容量?jī)?chǔ)能元件等，已成為眾多學(xué)者研究關(guān)注的最熱點(diǎn)之一。
　　首先，本文從研究對(duì)象的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、數(shù)學(xué)建模、控制方法著手，著重分析了雙空間矢量算法對(duì)模塊化MC（Matrix Converter）的調(diào)制過程，包括“虛擬整流級(jí)”空間矢量調(diào)制和“虛擬逆變級(jí)”

2、空間矢量調(diào)制兩部分，以及對(duì)這兩部分的合成，最后推導(dǎo)出36種有效開關(guān)組合及相應(yīng)占空比時(shí)間，將開關(guān)組合加以優(yōu)化后得到九段式脈寬分配方法，從而降低開關(guān)損耗。
　　接著，結(jié)合雙空間矢量控制策略，利用Matlab/Simulink仿真軟件對(duì)MC進(jìn)行了建模與仿真分析，將虛擬整流級(jí)和虛擬逆變級(jí)分別編程，將這兩個(gè)過程合并后，輸出開關(guān)控制表；仿真采用模塊化思想并選取實(shí)際的IGBT模塊搭建矩陣式主電路，非常接近于實(shí)際電路，還解決了濾波器延時(shí)造成仿真速

3、度緩慢的問題。通過仿真驗(yàn)證了控制策略以及優(yōu)化脈寬分配方法的正確性和可行性。
　　緊接著，把雙向開關(guān)九合一的矩陣變換器等效分解為三個(gè)獨(dú)立的換流單元，這三個(gè)單元均為三相輸入單相輸出且它們的換流算法完全相同。因此本文只對(duì)其中一個(gè)單元的四步換流進(jìn)行了詳細(xì)的分析和論述，得出一個(gè)單元的開關(guān)換流狀態(tài)圖和具體的換流控制開關(guān)表；并利用Quartus II9.0軟件，根據(jù)四步換流算法原理，編寫 VHDL優(yōu)化換流程序，仿真結(jié)果驗(yàn)證了四步換流的正確性、可

4、行性和可靠性。
　　最后，基于以上MC相關(guān)技術(shù)的分析，設(shè)計(jì)了以DSP（TMS320F28335）+CPLD（EPM570T144C5N）為控制核心的MC樣機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。硬件部分包括主電路、采樣電路、主控制板、驅(qū)動(dòng)電路和鉗位電路等；軟件部分詳細(xì)推導(dǎo)并首次公布9個(gè)雙向開關(guān)的解碼表達(dá)式，該求解思路適用于交-交矩陣變換器任何開關(guān)序列表，并可以推廣到其他類型矩陣變換器及別的變換器開關(guān)換流解碼求解。在此平臺(tái)完成一些