基于空间矢量调制的矩阵变换器在交流调速系统中的应用研究

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1、武汉理I：人学硕十学位论文摘要矩阵变换器是一种直接变换型交一交电力变换装置，具有一些优于传统脉宽调制变频器的特性，即能量双向流通、正弦输入与输出电流、可控的输入功率因数等，非常适合于应用到交流电动机调速领域。在交流调速系统中，使用矩阵变换器驱动异步电动机，一方面能够实现较好的传动性能，另一方面也可以满足日益严格的电网电能质量的要求。因此，矩阵变换器驱动异步电动机系统被称为下一代的交流电气传动模式。本文分析了矩阵变换器的等效交一直一交结构，推导出了矩阵变换器交一交直接变换控制规律，即采用输出线电压空间

2、矢量调制和输入相电流空间矢量调制相结合的空间矢量脉宽调制。采用对矩阵变换器的输入电流矢量和输出电压矢量分别调制然后组合的方法得到矩阵变换器的占空比表达式。在空间矢量调制策略的基础上，建立了矩阵变换器系统主电路和控制电路的Matlab仿真模型，进行了在带异步电动机负载情况下的仿真，分析了带异步电机时矩阵变换器的输入输出性能。以数字信号处理器为核心构造了矩阵变换器控制系统的硬件实验平台，主电路矩阵开关部分的9个双向开关由IGBT和二极管反并联组成，采用复杂可编程逻辑器件实现四步换流法，保证了双向开关的安

3、全换流。最后，对理论分析、计算机仿真和实验验证进行总结，得出了一些有意义的经验和结论，对矩阵变换器的进一步研究具有一定的参考价值。关键词：矩阵开关，数字信号处理器，可编程逻辑器件，空间矢量脉宽调制，四步换流武汉理I：人学硕十学位论文ABSTRACTMatrixConverterisakindofdierctAC-ACpowerelectronicconverter．Itsadvantagesoverthetraditionalpulsewidthmoudlationconverterslieinth

4、ecapabilitytobi—directionalpowerflOW,nearlysinusoidalinput／outputwaveformsandacontrollableinputpowerfactor．Usingmatrixconverterinadjustablespeeddrives(ASDs)couldachievehighPerformanceaswellastomeettheelectromagneticinterferencerequirement．Thereforematr

5、ixconverterfcdmotordrivesystemshashighpotencyinthenextgeneartionofASDs．TheequivalentstreetureoftheAC．DC．ACconversioniSanalyzed．ThentheAC．ACdirecttransformationcontrolruleofmatrixconverteriSdeducedbyadoptingthedualspacevectorcontrolstrategyofMC，whichisc

6、ombinedoutputlinevoltagespacevectorpluswidthmodulation(SVPWM)andinputphasecurrentspacevectormodulation．1nhedutyexpressionsofMChavebeenderivedbythemethodofseparatemodulationandthencombinationofinputcurrentvectorandoutputvoltagevectoLTheMatlabsimulationm

7、odelofmaincircuitandcontrolcircuitwasdesignedbasedonSVM，andwassimulatedbyasynchronismmotor,atthesametime，theperformanceofoutputandinputwasanalyzed．ThehardwareexperimentplatofmatrixconvertercontrolsystemisbuildbasedonDSP．Themaincircuitconsistsofninebi．d

8、irectionalswitches．TherearetwoIGBl’Sandtwodiodesineverybi．dfleetionalswitch．Thefour-stepcommutationisintroducedtoachievesecuritycommutationbetweenswitches．Last，throughtheoreticalanalysis，computersimulationandexperimentalinvestigation，so