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双级矩阵变换器(TSMC)不仅继承了常规矩阵变换器(cMC)直流侧无储能元件、功率密度高、结构紧凑、能量可以双向流动、输入输出电流正弦、输入功率因数可控、谐波污染小等优点,同时克服了CMC存在的换流控制复杂、开关数量多、筘位电路庞大等缺点,TSMC是一种比CMC更具发展潜力的新型“绿色”电力变换器。 无零矢量的空间矢量调制法是TSMC整流级使用最多的一种调制策略,在该调制策略下TSMC安全工作还需要可靠的换流策略。本文在分析TSMC调制策略的基础上给出了一种混合式换流方案,为换流提供了一种解决思路。 TSMC是一体化拓扑结构,整流级与逆变级间存在互相耦合的问题,空间矢量调制策略是一种近似开环的控制,无法消除两级问耦合扰动。针对此问题,本文研究了一种TsMc预测控制策略。TSMC预测控制利用TSMC离散的数学模型和72种开关状态,以输入无功功率和输出电流为控制对象,通过对控制对象的预测与直观控制,选取合适的开关状态,实现输入瞬时无功功率和输出电流与参考值误差最小。 搭建了一台以DSP+FPGA为核心的TSMC实验样机,设计了系统软硬件,对文巾方案进行了仿真和实验验证。结果表明,混合式换流方案的采用在确保系统具有优良的网侧和传动性能的同时,实现了安全可靠换流,消除了换流失败导致的过电流过电压尖峰,提高了系统可靠性。TSMC预测控制策略的采用,消除了TsMC整流级与逆变级两级耦合扰动的影响,实现了控制对象高度跟踪其参考值,时刻确保了优照的输入输出性能。