基于矩阵变换器的永磁同步电机控制系统研究

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1、国内图书分类号：TM341国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文年姓电扭控圭丝丞统研究专二0一四年五月密级：公开ClassifiedIndex：TM341U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisResearchonPermanentMagneticSynchronousMotorSystemBasedonMatrixConverterGrade：201lCandidate：YanSuAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：PowerElectron

2、icsandEleetricDriveSupervisor：Prof．LiChunmaoMay．2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密2．不保密后适用本授权书：本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：锄指导老师签名日期：列眈5．IV日期：如f够．}。zp西南交通大学硕士学位论

3、文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、对矩阵变换器的拓扑结构及换流策略进行了深入研究。首先分析了矩阵交换器的电路结构、运行原理、双向开关构成以及换流策略，并在软件上完成了基于Verilog硬件语言的四步换流策略的程序编写及仿真，仿真结果验证了四步换流策略的可行性和正确性。2、完成了矩阵变换器的双空间矢量调制算法的仿真实验。首先分析了矩阵变换器的等效交—直一交结构，重点讨论了双空间矢量控制方法，并在MATLAB／SIMULINK软件中完成了相关仿真实验，仿真结果表明矩阵变换器作为一种新型交一交变频器，省去了中间大体积储能电容，具有良好的输入输出性能

4、，可用作永磁同步电机控制系统的功率变换器。3、对矩阵变换器驱动的永磁同步电机控制系统进行了仿真研究。首先介绍了永磁同步电机的结构特点，推导了其在aqO坐标系下的数学模型，分析了基于矩阵变换器的直接转矩控制基本原理，得出了定子磁链、电磁转矩的控制规律及最优开关表，最后完成了相关仿真实验。4、搭建了由IGBT构成双向开关的实验样机主电路及控制电路的实验平台，包括元器件的选择、DSP和CPLD控制程序代码编写及PCB板制作。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

5、对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。鸯y褐冷签划张俐作肌炸嗍西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要作为一种新型交一交变频器，矩阵变换器具有一系列优点：控制能量双向流动、实现电机四象限运行、可调制出正弦输入偷出电流、任意调整输入功率因数、不需要中间直流储能环节等，因此在电力电子与电力传动学科专业中一直占有着非常重要的位置。随着功率器件制造技术、微电子技术以及控制理论的快速发展，矩阵变换器已经突破原有概念，发展成为一大类变换器；其应用场合已扩展到交流调速、电力补偿以及空间电源等领域，表现出巨大的应用

6、潜力。本文在分析矩阵变换器拓扑结构及换流方式的基础上，研究了矩阵变换器的虚拟等效交一直一交结构，推导了一种将输入电流空间矢量算法与输出电压空间矢量算法相结合的间接空间矢量法一双空间矢量调制算法。该调制算法具有许多优点，如最大电压调制比可达O．866、输入电流正弦变化、可正负调节输入功率因数等。基于以上优点，这种控制策略成为矩阵变换器调制算法研究的一大热点。在对永磁同步电机基本结构进行分析的基础上，推导出其在由0坐标系下的数学模型，并对永磁同步电机直接转矩控制技术进行了深入研究，将矩阵变换器、永磁同步电机、直接转矩控制技术相结合，搭建了一个对电网无污染、性能良好的“绿色”交流调

7、速系统，并在MATLAB／sIMuLINK软件中搭建了电机控制系统模型，完成了相关仿真研究。最后搭建了由IGBT构成双向开关的实验样机主电路及控制电路的实验平台，包括元器件的选择、DSP和CPLD控制程序代码编写及PCB板制作。关键词：矩阵交换器；永磁同步电机；双空间矢量调制；直接转矩控制西南交通大学硕士研究生学位论文第1l页AbstractAsanewtypeofAC-ACinverter,matrixconverterhasmanyadvantages．such笛achievingfour-quad