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矩阵变换器(Matrix Converter,通常简称为：MC)是一种交-交电力变换装置,这种变频器不仅具有结构紧凑,输出正弦电流,输出电流谐波少的优点,而且可以调节输入功率因数,驱动电机四象限运行,实现能量的双向流动。本文采用双极交—交矩阵变换器代替传统的交—直—交变换器,为三相异步电机直接转矩控制系统供电。本文首先深入分析了交—交双极矩阵式变换器的基本拓扑结构、工作原理、开关组合的数学模型,通过数学建模,给出了矩阵变换器虚拟等效电路,依次介绍了Venturini直接法、瞬时电压法、空间矢量调制法等调制方法,给出了矩阵变换器的虚拟等效电路,最终确定采用间接空间矢量调制法调制各个开关对应的空间矢量。本文根据双向开关的结构特点,采用四步换流法解决安全换流问题。接着阐述了直接转矩控制的基本原理,给出了MC-DTC组合控制系统的开关表、系统框架原理图。由于传统PI控制器存在控制精度差、负载变化的适应能力差、抗干扰能力弱和受系统参数变化影响等问题,该文提出了用自抗扰控制器(ADRC)实现调速系统的高性能控制,并且分别介绍了跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)、非线性状态误差反馈(NLSEF),通过分析自抗扰控制器的基本原理、结构、算法,搭建出自抗扰控制器(ADRC)的仿真模型。论文利用Matlab-Simulink软件,搭建出矩阵变换器-直接转矩组合控制系统的数学模型,通过理论分析及计算机仿真,得到输出电流、转速变化、磁链和转矩等实验数据,仿真实验均表明,该组合控制系统克服了传统的交—直—交变频装置的缺点,是一种“绿色、无污染、高性能”的交流调速系统,在外界参数不确定、干扰增多、突加负载等情况下,系统动、静态性能良好,鲁棒性好,同时也验证了所选策略的可行性。在此基础上,搭建了MC-DTC组合控制系统的实验平台,本文采用TMS320F28335和EMP9320LC84-15作为控制芯片,设计出了组合控制系统的主功率电路、采样电路、驱动电路、过压吸收电路等。