基于DSP的矩阵变换器研究

【作者】 陈英华；

【导师】 金爱娟；

【作者基本信息】 广东工业大学 ， 控制理论与控制工程， 2005， 硕士

【摘要】 矩阵变换器具有功率因数可调,无中间直流环节,输出电压幅值、相位和频率可调等优点,已经成为近代功率变换研究的热点。 本文论述了三相矩阵变换的工作原理及其控制策略。在深入理论分析,比较各种控制策略的优缺点后,着重研究各种控制策略在三相对称/不对称源下工作的性能与缺陷,提出了在新分区下的改进型瞬时双电压调制法。改进后的控制策略将排序引入计算中,可直接采用批处理形式运行,无需查表确定开关组合,有效的降低了编程的难度,提高了程序的效率和实时性。在开关换流策略上,比较四步换流法和三步换流法在规则、控制时序和开关损耗上的差异,并将四步换流法运用于随后的计算机仿真上。 在MATLAB/Simulink 7环境下建立矩阵变换器的三相对称仿真模型,以仿真的方法比较改进型瞬时双电压法和其它控制策略的优缺点及电压、电流波形,对控制策略和控制参数做出校正,验证了控制策略的有效性。在已有理论的基础上搭建不对称三相源模型,以基于新分区下的改进型瞬时双电压法作为控制策略,从而进一步对控制策略在不对称环境下的操作性能研究,论文给出了对称/不对称工作环境下仿真所得波形。 构建了以TI公司TMS320LF2407 DSP工控芯片为控制核心的实验模型,用DSP的外设对系统的功能进行丰富。实测矩阵变换器模型的输出电压波形,其中控制策略同样采用基于新分区下的改进型瞬时双电压法,实验证明TMS320LF2407不但符合控制策略实时性的要求,而且系统的算法和编程得到进一步简化,可靠性得到明显的提升。同时,将仿真和实验模型所得出的波形和各方面参数进行分析比较,概括出控制算法在硬件、算法和控制性能上的优劣和特点。实验模型验证了控制策略的正确性,为今后研究应用矩阵变换器打下了基础。更多还原

【Abstract】 Matrix Converter has some advantages: variable power factor, the omission of DC segment, variable output frequencies and phase, etc.. . It has been the hot point of power convert research.This paper introduces the traditional matrix converter about the fundamental principle and control strategies. Based on the investigation with several voltage modulation methods, an improved Instantaneous Double-Voltage Synthesis method is put forward. Firstly, a reference voltage is defined, and it makes the input power factor changeable. Secondly, apply the invert series voltage to improve anti-disturbance performance under the asymmetry input voltage. Thirdly, a new switch select strategize with a new voltage partition is put forward, which simplifies the algorithm and reduces the switching losses to the lowest level. On the current commutation, 4 and 3 step methods are discussed.Computer simulation and experimental research of the matrix converter with such strategy is carried out. Under MATLAB/Simulink 7, symmetry/ asymmetry source are built, and the waveforms of line voltage and current are present.We adopt TMS320LF2407 as controller. This DSP not only meets the real-time requirement, but also simplifies the design of system hardware. Inductive load experiment is carried out to test the system. The experimental results verify the feasibility of the improved Instantaneous Double-Voltage Synthesis method strategy and make preparation for industry application.更多还原