基于双级矩阵变换器的异步电动机转子磁场定向矢量控制

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1、基于双级矩阵变换器的异步电动机转子磁场定向矢量控制刘魏宏，朱建林（湘潭大学信息工程学院，湖南湘潭411105）摘要：本文提出了一种基于双级矩阵变换器的转子磁场定向异步电动机矢量控制方法，并对网侧的有功功率、无功功率和功率因数进行了分析。该方法整流级采用单位输入功率因数的PWM整流控制，在每个区闹内都固定一相输入电压于直流正极或负极，获得最大直流母线电压和最小开关损耗；通过转子磁场定向的异步电动机矢埴控制系统，参考电压矢泉在逆变级完成空间矢萤调制，实现了转子励磁电流和转矩电流的解耦，获得优异的异步电动机动静态性能和双级矩阵变换器变换性能。仿與结果证实了所提出的理论

2、和方法的正确性。关键词：双级矩阵变换器；异步电动机；转子磁场定向；矢呈控制；空间矢呈调制中图分类号：TM921文献标示码：ARotor-fieldOrientedVectorControlofAsynchronousMotorBasedonTwo-stageMatrixConverterLTUWei-hong,ZIIUJian-lin(Instituteofinformationengineering,XiangtanUniversity,Xiangtan411105,China)ABSTRACT:Thispaperproposesamethodofrotor-

3、fieldorientedvectorcontrolbasedontwo-stagematrixconverter(TSMC)andanalyzestheactiveandreactivepower,aswellaspowerfactorinlineside.PWMisadoptedinrectifierstagetorealizeunitypowerfactorinlinesideandoneinputphase-voltageisalwaysfixedtothepoleofDCpositiveornegativeineachintervaltoacquire

4、maximumDCvoltageandreducelossesofswitching.Byrotor-fieldorientedvectorcontrolsystem，referencevoltagevectorisacquiredandmodulatedininverterstage,rotorfluxandtorquecurrentaredecoupled,Excellentperformanceonasynchronousmotordynamic-staticstateandconversionofTSMCisacquired.Simulationresu

5、ltsarepresentedtoverifythevalidityoftheproposedtheoryandmethod.KEYWORDS:two-stagematrixconverter；asynchronousmotor；rotor-fieldoriented；vectorcontrol;spacevectormodulation1引言交流电动机磁场定昀控制，又称矢控制，是德国Darmstader工科大学Hasse博士首先提出的［11。转子磁场定向的矢最控制通过控制定子电流的励磁分量和转矩分量，实现转子磁场和转矩的解耦，能够实现高性能的异步电动机驱动。随

6、着电力电子技术和计算机控制技术的发展，矢觉控制技术已得到广泛应用。双级矩阵变挽器（TSMC）是近年出现的一种新型拓扑结构的矩阵变换器，其中18开关的TSMC如图1所示。它具有传统矩阵变换器（CMC）相同的性能：能垃可双向流动，输入功率因数可调，输入电流和输出电压波形质量好，没有储能元件。同时它可以克服CMC存在的缺陷，无需采用复杂的四步换流法。整流级可实现零电流换流，逆变级采用传统DC/AC逆变器换流方法，降低了控制复杂性，提高了系统的可靠性［2'5］。阌118开关双级矩阵变换器的拓扑电路Fig.lTopologyof18-switchTSMC许多学者对双级矩阵

7、变换器应用于电力传动进行了研究，其中文献［6］讨论了双级矩阵变换器驱动异步电动机的特性，文献［7］提出了基于双级矩阵变换器的多驱动系统的控制策略，文献［8］提出了一种基于双级矩阵变换器的异步电动机直接转矩控制策略。本文在阐述双级矩阵变换器的控制策略和三相异步电动机数学模型的基础上，提出了一种基于双级矩阵变换器的异步电动机转子磁场定向的矢量控制方法，构建了的控制系统框图，分析了网侧有功功率、无功功率和功率因数。围绕异步电动机的动静态性能和TSMC的输入输出性能进行了仿真实验，验证了所提出的理论和方法的正确性。2双级矩阵变换器的控制策略简介［3］［7］双级矩阵变换器

8、有多种控制策略，本文采川