矩阵变换器交流调速系统组合控制策略的研究.pdf

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1、18<电气开关>(2011．No．2)文章编号：1004—289X(2011)02—0018～03矩阵变换器交流调速系统组合控制策略的研究刘红兵(湖南铁道职业技术学院电气工程系，湖南株洲412001)摘要：以矩阵变换器交流调速系统为研究对象，将矩阵变换器的空间矢量脉宽调制和电动机转子磁场定向矢量控制相结合，提出了一种先进的组合控制策略。通过Matlab／Simulink仿真验证了该组合控制策略的正确性和可行性，体现了矩阵变换器交流变频调速系统的优良性能。关键词：矩阵变换器；交流调速；组合控制策略中图分类号：

2、TN624文献标识码：BStudyonCombinedControlStrategyBasedonACSpeedRegulationSystemofMatrixconverterHUHong—bing(DepartmentofElectricalEngineering，HunanRailwayPolytechnic，Hunan412001，China)Abstract：Thispaperstudiedtheacspeedregulationsystemofamatrixconverter，combinedt

3、hespacevectorpulsewidthmodulationofthematrixconverterandtherotorfluxfield—orientedvectorcontrolofthemotor，then，putforwardanadvancedcombinedcontrolstrategy．Thecorrectnessandfeasibilityofthecontrolstrategyisverifiedbysimulation，thecontrolstrategyalsoembodies

4、theexcellentperformanceoftheacspeedregulationsystemofthematrixconverter．Keywords：matrixconverter；acspeedregulation；combinedcontrolstrategy1引言和(2)分别为输人侧虚拟整流器函数矩阵TVSR和输出侧虚拟逆变器函数矩阵TVSI。矩阵变换器是一种新型的交一交电力变换器，与传统的变换器相比，它具有如下优点：不需要中间直流储能环节；能量双向流通，可实现四象限运行；具有优良的输入电

5、流波形和输出电压波形；可自由控制的功率因数。因此矩阵变换器已成为电力电子技术研究的热点之一，有着广泛的应用前景，特别是在交流变频调速领域⋯。图1矩阵变换器拓扑结构2矩阵变换器的数学模型j『lc。s(]I普通三相一三相交流矩阵式变换器拓扑结构如图sR={cos(09it—i—l20。){(1)1所示，其中，a、b、e三相为输入相，A、B、C三相为输Lcos(it一i+120。)J出相。rcos(∞。t一。+30。)]理论上可以将其等效为一个整流器和逆变器的虚71vsI=lCOS(O)。￡一。+30。一120。

6、)I(2)拟连接，这样可以分别对“虚拟整流器”和“虚拟逆变LCOS(。t一。+30。+120。)j器”进行控制，再将2个过程进行合成，从而实现正弦式中，∞i为输入电压频率；ca。为输出电压频率；i的输入、输出波形以及可控的输入功率因数。式(1)为输入相电压与相电流之间的相位差；。为输出电压基金项目：河南省高等学校科学研究项目(10C0231)相对输入电压的相移角。(电气开关)(2011．No．2)l93组合控制策略u；B，即：11。一一在以转子磁链的方向为d轴的同步旋转坐标系(3)(dq轴坐标系)下，将异步

7、电动机控制系统分解为转速。2一环和磁链环两个子系统，分别对电动机转速和转子磁同理，和通过旋转／静止坐标变换可以得链进行调节；通过坐标变换，将电动机定子电流分解为到定子电压参考值在两相静止坐标系(轴坐标系)d轴分量和q轴分量；在转速环之内设置q轴电流环，下的轴分量和轴分量：以调节电磁转矩，而在磁链环之内设置d轴电流环，以调节转子磁链，从而实现对异步电动机转矩和磁链的f=UdCOS(0f)一Uqsin(0f)⋯解耦控制。U：=UjsinOf+U：cos(e、)图2中，可以通过三相／两相坐标变换得到两相静式中，0

8、为转子磁链在空间中的位置角。止坐标系(一坐标系)下的输入电压分量；和栅枷。枷如0枷图2矩阵变换器交流调速系统组合控制策略4矩阵变换器交流调速系统仿真三相、四极鼠笼型异步电机模型参数：P=2．5kW；=380V；定子电阻Rj=0．3561)，定子漏感厶l}=lmH；转子电阻R2=0．7361~；转子漏感L2=lmH；激磁电感(互感)L=65．12mH；转动惯量J=0．083kg·m2。电动机启动时电流、转速和转矩波