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如今,交流调速已成为电气传动系统实现自动化和节能的重要手段,在工业生产中扮演着越来越重要的角色。而交流变换技术作为交流调速系统的核心,已成为电力电子学和运动控制技术最重要的研究方向之一。
矩阵变换器是一种先进的电能变换器,它具有输出频率任意调节,能量双向流动,无需大容量储能元件的优点,并能够任意控制输入电流、输出电压的相位,使得输入功率因数任意可调,起到无功补偿的作用。但其也存在最高电压传输比仅为0.866,以及换流复杂的问题。
本文完成了原理研究以及控制单元设计,突破了传统的矩阵式电力变换器拓扑结构,研究并设计了一种具有升压电路的三相-三相矩阵式电力变换器,从机理上解决了传统矩阵变换器电压传输比较低的问题。采用坐标变换法调制策略,保证了在输入三相波形不对称的情况下能够有较好的输出性能。根据国内无双向开关器件的现状,本文采用IGBT组合成双向开关,并对其四步换流策略进行了研究,解决其多个双向开关间的频繁换流问题,实现开关间的安全切换。硬件实现部分,采用CPLD控制器实现IGBT组合双向开关的四步换流逻辑控制,以DSP控制器为运算核心构造三相矩阵式电力变换器控制系统,并进行了软件设计、编程和调试。最后,对仿真波形及控制器实际输出波形进行分析,验证了控制方案的有效性。