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间接矩阵变换器控制策略的研究

郭春来  
【摘要】:间接矩阵变换器作为一种新型拓扑结构的变换器,具有高质量的输入电流波形、输出电压波形和高功率因数等特点。因此,它不仅对电网谐波污染小,而且还适用于驱动异步电机,实现高性能调速。本文在搭建基于IGBT的间接矩阵变换器样机基础上,结合仿真对其控制策略进行了研究。 本文重点分析了间接矩阵变换器的控制策略。目前主要采用的是两段式PWM策略和空间矢量调制(Space vector modulation, SVM)策略。建立了间接矩阵变换器驱动异步电动机的Matlab/Simulink模型,使用两种调制策略分别进行了仿真。并且对仿真结果进行了分析,包括输入输出电流的谐波、输出转矩和转速等。从输入输出电流谐波含量上看,间接矩阵变换器对驱动异步电机的控制效果良好,较传统变换器优越性明显。 本文详细分析了间接矩阵变换器的换流方式,根据间接矩阵变换器的拓扑结构特点,整流级采用传统的基于电流方向检测的四步换流方法,逆变级采用死区换流方式。通过合理设置步长和死区时间不仅可实现开关器件间的安全换流而且还能最大限度地提高输出波形质量和电压传输比。 在整流级实验调试过程中,针对中间直流环节随机的出现某个扇区电压为负的问题,基于传统同步触发方式提出了抗干扰同步触发方式。通过该同步触发方式的成功应用,解决了直流环节随机为负的问题。 本文在基于DSP+CPLD的间接矩阵变换器实验平台上进行了控制策略的研究。利用TMS320F2812型DSP控制器来实现空间矢量调制,并使用EPM9320A型CPLD来实现四步换流和死区换流。实验研究包括两种调制策略的整流级实验、空间矢量脉宽调制的逆变级实验和联调实验。其中联调实验,综合考虑了两种调制策略优缺点,使用的是两段式PWM调制策略。现已有了初步成果,而且样机能够安全运行。


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