喻壽益，鄭劍武
中南大學信息科學與工程學院，湖南長江

摘　　　要：簡述了矩陣變換器—異步電機直接轉矩控制系統的優點，將矩陣變換器與異步電機直接轉矩控制系統相結合。為了得到滿足直接轉矩控制要求的電壓矢量，通過合成兩個幅值變化的電壓矢量以得到幅值固定的電壓矢量；為了改善此控制系統輸入端電流波形，在使用電壓矢量的同時，引入電流矢量對系統輸入電流進行正弦化控制，并且提出了一種電壓矢量和電流矢量的協調控制策略。它既保證了直接轉矩控制系統的轉矩穩定的優點，又改善了矩陣變換器輸入端的電流波形。通過仿真實驗驗證了此控制策略的性能優良，輸出轉矩脈動小，輸入電流正弦度良好。將此控制策略應用于實際電機系統中，可實現高性能轉矩控制和能量雙向流通，并且減小了對電網造成的諧波危害。

關　鍵　詞：矩陣變換器；直接轉矩控制；電流矢量；協調控制；電流正弦度

１　引　言
矩陣變換器具有結構簡單、輸入電流可正弦化、輸入功率因數可調、不含直流環節等優點。將矩陣變換器應用于異步電機直接轉矩控制ＤＴＣ系統，可克服系統輸入電流諧波大、功率因數不可調、能量無法雙向流通的缺點［１］，并能有效抑制轉矩脈動，改善系統性能。在過去的２０年里，國內外對矩陣變換器的研究主要集中于變換器自身的一系列問題，如換流方法，而將矩陣變換器應用于異步電機直接轉矩控制系統的研究則相對較少［２］。其主要難點在于矩陣變換器的控制方法與交�仓豹步蛔儞Q器控制方法存在本質差別，并且保持直接轉矩控制系統優越性能的同時得到正弦化的輸入電流，這兩者之間存在相互矛盾之處，要得到高性能直接轉矩控制系統，則電壓矢量應完全任意按轉矩控制要求作用，而保證電流正弦性則需要按電流波形作用電壓矢量。目前對矩陣變換器應用于異步電機控制系統提出了許多不同的控制方法，根據控制目標的不同，可將控制方法分為電壓控制法和電流控制法［３］。文獻［４］提出將矩陣變換器輸入電壓分為高、中、低３個等級電壓矢量以驅動異步電機，通過仿真證實了此方法的可行性，并且分析了３個不同等級電壓矢量的運行特點。本文提出利用矩陣變換器輸入的高、中２個等級電壓矢量分時作用，將２個合適的不同等級的電壓矢量合成為一個等效的幅值。固定的空間電壓矢量供直接轉矩控制系統驅動異步電機。合成所得的空間電壓矢量幅值可隨需要進行調節，以適應不同參數的電機和滿足各種工況的需要，并且控制系統引入了電流矢量以優化輸入電流，使系統輸入電流正弦化。電壓矢量和電流矢量按合適的協調控制策略分時作用于異步電機，從而得到一種高性能的交—交變頻異步電機直接轉矩控制系統。通過仿真實驗表明，引入電壓電流矢量的協調控制策略不僅保持轉矩在允許范圍內脈動，改善了直接轉矩控制系統性能，而且保證了輸入電流的正弦度，地顯著抑制了輸入電流的諧波。

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