矩阵变换器的研究

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矩阵变换器是一种先进拓扑结构的“全硅”功率变换器,它允许频率单级变换,无需大容量的贮能元件,而且输入电流、输出电压正弦,输入功率因数可达到0.99以上并可自由调节,能量可双向流动,是一项具有节能、环保优势的新技术,具有巨大的研究价值和广泛的应用前景。本文对矩阵变换器的实现方式进行了研究。 本文首先研究了矩阵变换器的基本工作原理,对当前常用的矩阵变换器控制方法进行了归纳总结,可以根据控制量的不同,分为电压控制法和电流控制法两大类,介绍了各种方法的原理和优缺点。重点深入研究了矩阵变换器的空间矢量PWM控制策略,推导了矩阵变换器的空间矢量控制算法。文章给出了其软件实现框图,控制软件采用C语言编程、模块化设计。 如何实现矩阵变换器双向开关间的安全换流是矩阵变换器技术的关键之一。本文分析了矩阵变换器双向开关的构成和四步换流的安全换流策略,并采用复杂可编程逻辑器件CPLD加以实现。 本文构建了矩阵变换器实验平台验证控制策略的可行性。该实验系统的控制部分以TI公司的DSP芯片TMS320F240为核心,实现了空间矢量PWM控制策略,采用Xilinx公司的CPLDXC95144完成了组合双向开关的安全换流。文章对以上部分的组成电路的原理以及后者数字逻辑的VHDL实现进行了详细介绍。 本文最后给出了数字逻辑的仿真波形和实验的相关波形,并对实验结果进行了分析,验证了本文策略的正确性和可行性。 本文研究的目的是对矩阵变换器基本原理、控制策略、开关换流等基本性问题进行探索性研究工作,为矩阵变换器的进一步的深入研究奠定了基础。
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