基于DSP的矩阵变换器双电压合成控制策略的原理与实践

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要矩阵变换器(MatrixConverter，简称为MC)是一种具有优良控制性能和品质的新型电力变换器。它结构简单、可控性强、功率因数高、对电网的谐波污染小，具有巨大的研究价值和广泛的应用前景。本文首先阐述了选题的背景，研究的目的和意义，介绍了矩阵变换器的结构及特点。分类讨论了矩阵变换器的控制策略。接着详细分析了矩阵变换器的双电压合成控制策略，推导出供仿真和控制用的开关状态计算步骤及占空比的计算公式，利用原点开关的概念，简化了控制算法。在输入电压为对称正弦和含有三次谐波的情况下，分别对输出线电

2、压、输入电流进行仿真，并总结了仿真结果。设计了基于‘rMS320F240系列数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，简称DSP)的矩阵变换器系统，设计了电压转换电路。用DSP专用汇编语言编写了双电压合成控制策略下的控制软件，并详细介绍了编程思想。采用三相异步电动机作为负载，对该矩阵变换器系统进行了实验研究，并给出了实验波形。‘在实验中取得了大量有价值的实验结果，为矩阵变换器的进一步研究奠定了重要的基础。关键词矩阵变换器;双电压合成控制策略;仿真;DSP哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractMat

3、rixConverterisanovelpowerconverterwithperfectcontrolproperties.Becauseofitssimplerstructure,bettercontrollableperformance,higherpowerfactorandlessharmonicpollution,ithasgreatresearchvalueandwideprospectinapplication.Inthispaper,thebackground,purposeandmeaningofrese

4、archworkOnmatrixconverterareintroducedbriefly.Thebasicstructure,charactersandcontrolmethodsofmatrixconverterareexpounded.Then,two-linevoltagesynthesiscontrolmethodisanalyzedindetails.Thecalculationstepsofswitchstatesandfunctionsofdutyratioaredeveloped.Andthecontrol

5、algorithmissimplifiedbyintroducingtheconceptofkey-source.Simulationofoutputlinevoltageandinput灿asecurrentisconductedwhentheinputvoltagecontainsnoharmonicandcontainsthree-orderharmonics.AndthesimulationresultsaresummarizedAmatrixconvertersystembasedonTMS320F240andit

6、svoltageconvertingcircuitaredesigned.Controlsoftwareontwo-linevoltagesynthesisismadewithassemblelanguageofDSP.Theprogramstructureisintroducedindetails.Experimentsonthesystemaremadewiththeasynchronousmotorasload.AlotofexperimentsresultsareprovidedManyvaluableresults

7、areobtainedintheexperiment,whichestablishimportantbasisforfutureresearchofmatrixconverter.KeywordsMatrixConverter;Two-lineVoltageSynthesis;Simulation;DSP-it-一一~-uqy2}1!}}"2}`-}t}i$iE7r一一一一.一钾~第1章绪论1.1课题背景1.1.1电网的谐波污染理想情况的电网所提供的是具有正弦波形的电压。但近几年来，随着现代工业的不断发展，非线性电力负荷迅速

8、增加;尤其是随着现代电力电子技术的发展，大容量电力电子变流装置得到广泛应用。这些非线性电力负荷产生的高次谐波，使电网波形发生畸变、电压出现闪变等，严重影响了电网的供电质量和供电可靠性，同时也影响到了与电网相联的用电设备。具有非线性特性的电气设备主要有[ail,(1)具有铁磁饱和特性的铁心设