正弦脉宽调制矩阵变换器

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1、第19卷第4期广东电力Vol.19No.42006年4月GUANGDONGELECTRICPOWERApr.2006文章编号:1007-290X(2006)04-0056-04正弦脉宽调制矩阵变换器莫志娟(天津大学电气与自动化学院,天津300072)摘要:将正弦脉宽调制(SPWM)控制技术应用于矩阵变换器中,导出了矩阵变换器的SPWM策略,控制开关函数不需要复杂的数学推导和计算。利用TMS320LF2407DSP设计了矩阵变换器控制系统,并详细分析了系统的控制方法,给出了系统的硬件框图、软件流程图。此系统满足了矩阵变换器对控制实时性的要

2、求,性能良好,而且系统软、硬件设计简单。关键词:矩阵变换器;正弦脉宽调制(SPWM);数字信号处理(DSP)中图分类号:TM46文献标识码:AMatrixconverterwithsinepulsewidthmodulationMOZhi-juan(ElectricalEngineering&AutomationCol.,TianjinUniv.,Tianjin300072,China)Abstract:Sinepulsewidthmodulation(SPWM)isappliedtomatrixconverter,andSPWMstr

3、ategyofmatrixconverterisdeduced.Controlswitchfunctionsofmatrixconverterdonotneedcomplexmathematicaldeductionandcalculation.ThecontrolsystemofmatrixconverterisdesignedbyusingTMS320LF2407DSP.Inthispaper,thecontrolmethodofthesystemisanalyzedatlength;thehardwareblockdiagrama

4、ndthesoftwareflowchartofthesystemareoffered.Thesystemnotonlymeetstherequirementofreal-timecontrolanddemonstrateshighperformance,butalsohassimplifiedsoftwareandhardware.Keywords:matrixconverter(MC);sinepulsewidthmodulation(SPWM);digitalsignalprocessing(DSP)矩阵式变换器(matrixco

5、nvertor,MC)是一种直接变换的交-交变换装置。不需要大容量的储能元件,输入电流为正弦波信号,输入功率因数可以自由调节,与负载功率因数无关;输出电压为正弦波信号,且幅值和频率可调;功率可双向流动,具有四象限运行能力;体积小,效率高,极具发展潜力。采用矩阵变换器的三相正弦脉宽调制(sine图1矩阵变换器的简化结构图pulsewidthmodulation,SPWM)策略,使用TMS320LF2407DSP设计的矩阵变换器控制系统,一个用于实现交-交变换的矩阵式变换器,可软、硬件设计简单,控制开关函数不需要复杂的数以用一个虚拟的整流器

6、和一个虚拟的逆变器构成的学推导和计算。等效交-直-交结构来代替,如图2所示。正弦脉宽调制策略是以等腰三角波作为载1矩阵变换器的SPWM策略波,以期望的逆变器输出的正弦波作为调制波,矩阵变换器的简化结构如图1所示。三相正弦调制信号U(t),U(t),U(t)与rU2rV2rW2等腰三角载波信号U(t)进行比较得到等幅不等t收稿日期:2006-01-01宽的SPWM脉冲序列,且脉冲宽度按正弦规律第4期莫志娟:正弦脉宽调制矩阵变换器*%变化。在图2中,虚拟整流器6个开关的动态制系统如图3所示。组合可以得到U的6种直流电压状态U,dU1V1UU

7、1e1,UV1U1,UV1e1,Ue1U1和Ue1V1。三相输出的6开关逆变器是根据三相调制信号与等腰三角波信号比较产生的脉冲序列来控制的。其中UrU2(t)与Ut(t)比较的结果对应于逆变器中与U相输出相连的两个开关元件Q,Q的通、U2PU2N断控制;U(t)与U(t)比较的结果对应于逆变rV2t器中与V相输出相连的两个开关元件Q,V2P图3矩阵变换器系统硬件框图QV2N的通、断控制;Ure2(t)与Ut(t)比较的结果对应于逆变器中与e相输出相连的两个开关元控制系统的硬件采用TMS320LF2407DSP作件Q,Q的通、断控制。e2

8、Pe2N为主控制器。其外围的硬件主要包括电源电压状态检测,开关控制信号的互锁、隔离、保护及放大驱动电路。电源电压状态检测环节用于检测逆变侧输入电源电压产生的6种直流电压状态。它将三相电源电压经同步变压器降压