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1、第2卷第3期长沙理工大学学报(自然科学版)Vol.2No.32005年9月JournalofChangshaUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)Sep.2005 文章编号:1672-9331(2005)03-0043-06基于DSP的矩阵变换器设计李志勇,蔡 灏,谌海霞,蒋陆萍(长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410076)摘 要:介绍了矩阵变换器的空间矢量调制策略.以DSP为控制器、IGBT为功率开关,制作了一套实验装置,编制了相应的控制软件.实验分别通过调整PWM周期和改变调制比,成功地实现了对输出电压频
2、率和幅值的控制,验证了控制策略的正确性.关键词:矩阵变换器;DSP;空间矢量调制中图分类号:TM921文献标识码:A矩阵变换器是一种交-交变频器,其实现电路含有9个双向开关(见图1).通过对这些开关的逻辑控制,可实现输出电压频率和幅值的改变.矩阵变换器的调制策略主要采用空间矢量调制技术,它既能控制输出电压,又可改变输入功率因数,是目前最有前途的一种调制策[1,2]略.图1 矩阵变换器结构1 空间矢量调制策略矩阵变换器的空间矢量调制策略(即SVM算法)是采用瞬态空间矢量合成法表示输出电压矢量和输入电流矢量.根据设定的输出电压频率得到输出电压周期,并将该输出电压周期n等份(由于输出电
3、压矢量分为6个扇区,n最好为6的倍数),每一份为一个PWM周期.在每个PWM周期内,计算输出电压矢量和输入电流矢量所在扇区和偏置角,确定4个有效的开关组合和相应的占空比.当4个占空比之和小于一个PWM周期时,补充零开关组合占空比来完成一个PWM周期.这样可方便地控制任一瞬间输出电压矢量和输入电流矢量.图1中,满足矩阵变换器任一输出相有且只有一个开关导通的开关配置共27种,其中只有21种开关配置(含3个零矢量)能被SVM算法所用.具体开关配置见表1.由表1可知,任一种开关配置既确定输出电压矢量,又确定输入电流矢量.例如:开关组合+1,其所对应的电压矢量幅值U0为2/3UUV,相位α
4、0为π/6;所对应的电流矢量幅值Ii为2/3iU,相位βi为-π/6.表1的开关配置对应的电压和电流矢量分别如图2和图3所示.在任一采样瞬间,已知输出电压矢量和输入电流矢量就可确定输出电压矢量和输入电流矢量所在扇[3]区和偏置角(如图4和图5所示).根据其扇区和偏置角,就可确定开关组合(见表2)和计算占空比.收稿日期:2005-04-21基金项目:湖南省教育厅科研资助项目(03C462)作者简介:李志勇(1974-),女,湖南邵东人,长沙理工大学助教,硕士,主要从事电力电子与电力传动等方面的研究.44长沙理工大学学报(自然科学版)2005年9月表1SVM算法使用的开关组合开关输出
5、线电压输入线电流输出线电压矢量输入线电压矢量组合UABUBCUCAiUiViW幅值UO相角α0幅值Ii相角βi+1UUV0-UUViU-iU02/3UUVπ/62/3iU-π/6-1-UUV0UUV-iUiU0-2/3UUVπ/6-2/3iU-π/6+2UVW0-UVW0iU-iU2/3UVWπ/62/3iUπ/2-2-UVW0UVW0-iUiU-2/3UVWπ/6-2/3iUπ/2+3UWU0-UWU-iU0iU2/3UWUπ/62/3iU7π/6-3-UWU0UWUiU0-iU-2/3UWUπ/6-2/3iU7π/6+4-UUV+UUV0+iV-iV02/3UUV5π/62/
6、3iV-π/6-4UUV-UUV0-iViV0-2/3UUV5π/6-2/3iV-π/6+5-UVWUVW00iV-iV2/3UVW5π/62/3iVπ/2-5UVW-UVW00-iViV-2/3UVW5π/6-2/3iVπ/2+6-UWUUWU0-iV0iV2/3UWU5π/62/3iV7π/6-6UWU-UWU0iV0-iV-2/3UWU5π/6-2/3iV7π/6+70-UUVUUViW-iW02/3UUV3π/22/3iW-π/6-70UUV-UUV-iWiW0-2/3UUV3π/2-2/3iW-π/6+80-UVWUVW0iW-iW2/3UVW3π/22/3iWπ/2-
7、80UVW-UVW0-iWiW-2/3UVW3π/2-2/3iWπ/2+90-UWUUWU-iW0iW2/3UWU3π/22/3iW7π/6-90UWU-UWUiW0-iW-2/3UWU3π/2-2/3iW7π/60a00000000000b00000000000c0000000000第2卷第3期李志勇,等:基于DSP的矩阵变换器设计45表2SVM算法使用的有效开关组合v0ii①或④②或⑤③或⑥①或④+3+1+6+4+9+7+3+1+6+4+9+7②或⑤+2+3+5+6+8+9+
