矩阵变换器空间矢量调制的闭环控制研究.pdfVIP

YANJIUYUFENXl礤 甓 与 摄 。囊 矩阵变换器空间矢量调制 的闭环控制研究 刘慧媛 ，杨俊华 ，陈少华 ，刘远涛 ，吴 捷 (1．广东工业大学 自动化学院，广东广州 510006；2．华南理工大学 电力学院，广东广州 510641) ● 摘 要：开环控制的矩阵变换器空间矢量调制方法在输入端有随机扰动的情况下，输入电流、输出电压易出现波 ．|I 形畸变和谐波．为此提出输出电压闭环控制方法。对实际输出电压进行实时采样，计算其旋转空间矢量的相位、 幅度以及与期望输出电压的空间矢量对应各量的偏差，将两者的相位偏差和幅度偏差作为负反馈量，加到下一 个采样周期中以修正开关调制矩阵函数，从而实现系统的闭环控制。给出了算法的具体实现方法，仿真验证了算 法的正确性和有效性。 关键词：矩阵变换器；空间矢量调制；输出电压；负反馈；闭环控制 中图分类号：TM921．51 文献标志码：A 文章编号：1673—7598(2010)01—0011-06 2)采用前馈补偿方法 ，对输入电流进行采样，根据 0 引言 其与期望输人值的偏差进行补偿。2种方法均为开环 控制，对输入端随机干扰信号的高次谐波抑制效果 在调速范围不超过30％的可调速 电气传动系统 不明显I。近几年来，一些专家学者采用闭环控制 和变速恒频风力发电系统中，双馈型绕线异步电机 来降低谐波量。大致有2种方式：1)基于输出电流的 具有较为明显的优越性，与转子绕组相连接的功率 闭环控制，受负载的影响较大，较难实现；2)基于输 变换器只需要处理转差功率，容量即可大大减小。双 出电压的闭环控制．易实现，实用性高 。 馈 电机可在亚同步、同步和超同步状态下运行，要求 在矩阵变换器的空间矢量调制算法原理的基础 与之相联的功率变换器必须具有功率双向流通的能 上，提出电压闭环控制策略，根据输出电压的实时值 力，能够满足这一要求的变换器有循环变流器、背靠 与期望值的幅度、相位，计算其空间矢量偏差，并将 背双PWM变换器和矩阵变换器。矩阵变换器是一种 其偏差作为下一个采样周期的负反馈量，调整修正 结构紧凑、效率较高的新型绿色功率变换器，无中间 相关参数，计算开关矩阵函数。通过理论分析，并在 直流环节。不需大的滤波电容，功率直接双向流通 ， Matlab中的Simulink软件平台上建模仿真，证明了该 实现真正的四象限运行．任意负载输入功率因数为 算法的正确性、可行性和有效性。 1，成为近年来的研究热点。 传统的矩阵变换器开环控制空间矢量调制算 1 矩阵变换器空闻矢量调制 法．输入电流、输出电压均采用期望值，即由期望值 计算 占空比，输入量一旦有扰动，将导致输出电压、 空间矢量调制方法实质上是一种脉宽调制 输入 电流产生大量谐波分量，波形畸变严重 ；再者 ， (PulseWidthModulation，PWM)方案llu ，将矩阵变 由于存在器件性能、计算误差或随机扰动等影响，矩 换器等效成交一直一交变换器，即分为虚拟整流器 阵变换器的输m电压中也将产生谐波分量．不利于 和虚拟逆变器2部分，等效图如图1所示，上部为虚拟 电机传动的控制。 整流器，下部为虚拟逆变器。其中：P、凡为虚拟直流电 在 目前的矩阵变换器中，为抑制谐波量．提高稳 压的正、负极； 、 为虚拟直流正极、负极电压；s 定性，通常采用2种方法：1)在输入端与输出端加人 为等效开关_l2_”]。 Lc滤波器，主要是针