[發明專利]間接矩陣變換器預電流控制系統

無效

• 申請號: 201310299063.7
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103354424A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 齊琛;陳希有
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

技術領域

本發明屬于電力變換器控制領域，涉及一種間接矩陣變換器預電流控制系統。

背景技術

預電流控制是一種非線性的控制方法，具有理解上的直觀性，反應速度快，實現多目標控制等優點，早被應用于結構簡單的電力變換器的調制與控制中。但是，由于間接矩陣變換器拓撲結構復雜，開關數量多，近幾年隨著數字控制器的快速發展，預電流控制的應用才拓展到間接矩陣變換器的控制中。該策略對實時性要求高，計算負擔重，控制過程復雜，所以它的數字實現是一項艱難研究課題。

目前，間接矩陣變換器預電流控制系統主要基于快速高性能的數字信號處理器(Digital?Signal?Processor,DSP)。文獻“Control?of?a?Matrix?Converter?With?Imposed?Sinusoidal?Source?Currents.IEEE?Trans.Ind.Electron.,vol.59,no.4,pp.1939-1949,Apr.2012”采用TMS320C6713DSP作為主控制器，負責實現大量的計算和復雜的控制，而將FPGA作為輔助控制器，實現簡單的換流邏輯。文獻“Predictive?Current?Control?of?an?Induction?Machine?Fed?by?a?Matrix?Converter?With?Reactive?Power?Control.IEEE?Trans.Ind.Electron.,vol.55,no.12,pp.4362-4371,Dec.2008”甚至采用dSPACE公司的快速原型平臺dS1103作為主控制器，同樣將FPGA作為輔助控制器，實現簡單的換流邏輯。然而，這些快速的DSP往往價格昂貴，靈活性差，給間接矩陣變換器預電流控制系統在工業中的應用和發展帶來了阻礙。這兩篇文獻忽略了FPGA的處理能力，浪費了FPGA的資源。FPGA具有并行處理能力，在需要大量計算和實現復雜控制方面具有更好的優勢。再者，常見的FPGA價格低廉，并且足以應對間接矩陣變換器預電流控制系統的實現要求。

發明內容

本發明要解決的技術難題是克服現有間接矩陣變換器預電流控制系統成本過高的不足，提出一種以FPGA作為主控制器的控制系統，在降低成本的同時增加靈活性，使復雜的控制策略變得易于實現。

本發明的控制系統包括兩個控制器，分別是作為主控制器的FPGA和輔助控制器的DSP；DSP負責采集間接矩陣變換器輸入輸出電壓和電流信號，計算作為控制目標的參考值和輸入扇區，然后將采集結果，計算結果和同步信號傳遞給FPGA；FPGA根據來自DSP的輸入信號，實現間接矩陣變換器的預電流控制，最終輸出期望的開關信號。兩個控制器通過數字I/O口單向通信，通信線包括12位數據總線和3位控制線。

DSP使用內嵌的ADC模塊，該模塊共有16個轉換通道，每兩個通道共同采集一個電壓或電流信號采集信號，間接矩陣變換器中8個輸入輸出電壓和電流信號通過ADC模塊采集，如表1所示。被采集的信號與ADC模塊通道的連接如表2所示，其中v_sa和v_sb分別是a相和b相電源電壓，v_ia和v_ib分別是a相和b相輸入電壓，i_sa和i_sb分別是a相和b相電源電流，i_oA和i_oB分別是A相和B相輸出電流。

表1DSP與FPGA之間通信接口

表2被采集信號與ADC模塊接口對應關系