基于DSP与FPGA的虚拟不可控整流矩阵变换器的实现

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本文以研究虚拟不可控整流矩阵变换器作为研究对象,详细研究了虚拟不可控整流矩阵变换器的基本工作原理、优点以及虚拟不可控整流调制策略的实用性及应用性;结合虚拟不可控整流调制策略的特点推导出虚拟不可控整流矩阵变换器的开关的规律及算法的实现;搭建了基于DSP与FPGA的虚拟不可控整流矩阵变换器实验样机控制系统,验证了虚拟不可控整流调制策略在提高电压传输比方面具有显著的优势,此外该策略不仅能够使得矩阵变换器安全可靠的运行,而且提高了系统性能。实验证明该实验样机平台具有良好输入输出性能。  首先,本文具体分析了国内外目前针对电压利用率的问题所提出的调制策略,从虚拟不可控整流矩阵变换器的开关传递函数出发,推导出电压传输比的公式,计算出虚拟不可控整流调制策略能够把电压利用率传提高到0.955(线性范围内),然后根据矩阵变换器理论上可以等效为“虚拟整流器”和“虚拟逆变器”,在“虚拟整流器”部分采用不可控整流,在“虚拟逆变器”部分采用空间矢量算法,采用MATLAB/SIMULINK仿真平台建立了仿真模型,进行了仿真实验,理论上证明了该方案能够使得电压传输达到0.955,其输出电压波形能够满足工业需求。本文采用DSP实现了该调制策略,并在实验平台上进行了验证,实验结果证明本文引入的虚拟不可控整流调制策略与其他的调制策略相比能够有效的提高电压传输比,另外该算法简单,输出性能较好。  其次,本文以DSP和FPGA组成控制电路研制了虚拟不可控整流矩阵变换器实验样机平台,并分别对输入滤波器、开关阵列驱动电路、电源电路、信号采样调理电路、箝位电路等进行了电路设计、器件选型及参数选择计算、实验验证,最后完成了虚拟不可控整流矩阵变换器的软硬系统联调工作。  最后,通过实验结果分析验证了样机的性能,其结果表明,该样机系统能安全稳定的运行,具有良好的输入输出性能,可以有效提高电压传输比。  本文为矩阵变换器针对提高电压传输比问题的进一步研究提供了一定的理论及技术基础。
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