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矩阵变换器变频调速平台及仿真

刚毅  
【摘要】:当今社会,电能作为人类生活中的一种主要能源为人们所广泛利用。在对电能进行使用的时候,需要的电能频率等参数有所不同。传统的交直交变频器存在输入功率因数差,电解电容使用寿命较短等缺点,而同时传统的交交变频器效率较低,频率范围较小。矩阵变换器的出现弥补了传统变频器的缺陷,它可以实现能量的双向流动,同时可以实现单位输入功率因数,符合国家节能减排的政策。 本文首先深刻剖析了矩阵变换器的各项关键技术,回顾了国内外对矩阵变换器的研究取得的成果与进展,确定了本文的研究内容——矩阵变换器的样机实验平台及闭环控制算法的研究。在详细分析矩阵变换器的工作机理的基础上,进一步研究了采用矩阵变换器对永磁同步电机进行闭环控制的方式。建立了矩阵变换器的计算机仿真模型,永磁同步电机负载的闭环控制系统计算机仿真模型。并通过不同条件下的仿真对系统的工作能力、稳定性、快速性等方面进行了考察和验证。 提出了切实可行的硬件平台设计方案。该硬件平台设计方案采用模块化的设计思想,以DSP+FPGA架构作为系统核心,将整个硬件平台分成功能上相对独立的部分——弱电控制板、开关阵部分、缓冲电路、系统电源等部分。 按照硬件平台设计方案,制作并调试了实际的样机系统,并进行了电阻负载,阻感负载等试验。样机系统在实现电能频率转换的同时,具有占地小,功率因数可调,运行较稳定等特点。


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