一种改善矩阵变换器ＤＴＣ系统输入电流的策略

2012年03月21日14:26:42 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

喻寿益，郑剑武
中南大学信息科学与工程学院，湖南长江

摘　　　要：简述了矩阵变换器—异步电机直接转矩控制系统的优点，将矩阵变换器与异步电机直接转矩控制系统相结合。为了得到满足直接转矩控制要求的电压矢量，通过合成两个幅值变化的电压矢量以得到幅值固定的电压矢量；为了改善此控制系统输入端电流波形，在使用电压矢量的同时，引入电流矢量对系统输入电流进行正弦化控制，并且提出了一种电压矢量和电流矢量的协调控制策略。它既保证了直接转矩控制系统的转矩稳定的优点，又改善了矩阵变换器输入端的电流波形。通过仿真实验验证了此控制策略的性能优良，输出转矩脉动小，输入电流正弦度良好。将此控制策略应用于实际电机系统中，可实现高性能转矩控制和能量双向流通，并且减小了对电网造成的谐波危害。

关　键　词：矩阵变换器；直接转矩控制；电流矢量；协调控制；电流正弦度

１　引　言
矩阵变换器具有结构简单、输入电流可正弦化、输入功率因数可调、不含直流环节等优点。将矩阵变换器应用于异步电机直接转矩控制ＤＴＣ系统，可克服系统输入电流谐波大、功率因数不可调、能量无法双向流通的缺点［１］，并能有效抑制转矩脉动，改善系统性能。在过去的２０年里，国内外对矩阵变换器的研究主要集中于变换器自身的一系列问题，如换流方法，而将矩阵变换器应用于异步电机直接转矩控制系统的研究则相对较少［２］。其主要难点在于矩阵变换器的控制方法与交直交变换器控制方法存在本质差别，并且保持直接转矩控制系统优越性能的同时得到正弦化的输入电流，这两者之间存在相互矛盾之处，要得到高性能直接转矩控制系统，则电压矢量应完全任意按转矩控制要求作用，而保证电流正弦性则需要按电流波形作用电压矢量。目前对矩阵变换器应用于异步电机控制系统提出了许多不同的控制方法，根据控制目标的不同，可将控制方法分为电压控制法和电流控制法［３］。文献［４］提出将矩阵变换器输入电压分为高、中、低３个等级电压矢量以驱动异步电机，通过仿真证实了此方法的可行性，并且分析了３个不同等级电压矢量的运行特点。本文提出利用矩阵变换器输入的高、中２个等级电压矢量分时作用，将２个合适的不同等级的电压矢量合成为一个等效的幅值。固定的空间电压矢量供直接转矩控制系统驱动异步电机。合成所得的空间电压矢量幅值可随需要进行调节，以适应不同参数的电机和满足各种工况的需要，并且控制系统引入了电流矢量以优化输入电流，使系统输入电流正弦化。电压矢量和电流矢量按合适的协调控制策略分时作用于异步电机，从而得到一种高性能的交—交变频异步电机直接转矩控制系统。通过仿真实验表明，引入电压电流矢量的协调控制策略不仅保持转矩在允许范围内脉动，改善了直接转矩控制系统性能，而且保证了输入电流的正弦度，地显著抑制了输入电流的谐波。

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