[发明专利]适用于矩阵变换器开关控制的C语言编程S函数建模方法

说明书

技术领域

本发明属于矩阵变换器技术领域，尤其涉及一种适用于矩阵变换器开关控制的C语言编程S函数建模方法。

背景技术

矩阵变换器是一种新型的拓扑结构，与传统的交-交变频器相比，自身具有很多的显著优点，成为近30多年来国内外专家在交-交变频技术方面研究的热点话题。

相比于传统的AC-DC-AC变换器，矩阵变换器不需要大电容来储存能量，电子元器件也比较少，从而达到良好的总体运行效果，然而矩阵变换器也有他不好的方面，譬如在电路中需要大量的半导体器件，这就大大增加了控制系统的难度。

对矩阵变换器的研究，仿真是一种非常有效的方式，从国内外的学者在这方面所做的研究来看，在构建SVPWM仿真模型时，绝大多数学者使用Simulink中现有的模块来搭建或使用M文件的S-函数来实现的，前者模型比较复杂，而后者效率低下，因为Matlab是解释性的语言，在仿真时对于M文件中的所有语句都需要Matlab解释器。目前，矩阵变换器仿真效率低，控制系统繁琐。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种适用于矩阵变换器开关控制的C语言编程S函数建模方法，旨在解决现有矩阵变换器仿真效率低，控制系统繁琐的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种适用于矩阵变换器开关控制的C语言编程S函数建模方法，所述矩阵变换器的开关控制方法包括以下步骤：

矩阵变换器的空间矢量调制理论分析；

通过改变一个开关周期内开关组合的次序，得到优化的开关矢量序列；

C语言编程的S函数建模技术实现矩阵变换器的空间矢量调制算法；

系统仿真模型的建立。

进一步，所述矩阵变换器的空间矢量调制还包括：虚拟AC-DC空间矢量调制和虚拟DC-AC空间矢量调制。

进一步，所述虚拟AC-DC空间矢量调制具体的步骤为：

输入电流空间矢量被分成6等分，每份跨度为60度，运用两个相邻矢量和通过输入移相角可以算出输入电流矢量从而每个开关周期内的矢量占空比也可以计算出来，调制指数m_rec不可能超过1，因为当输入电流的峰值达到虚拟直流电流时，虚拟的直流线电压不可能全部获得，虚拟直流电压值可以通过调制来达到增加；

进一步，所述虚拟DC-AC空间矢量调制的具体步骤为：

根据给定的调制指数，和输入移相角Δ_inv，虚拟直流电压是一个常数，通过扇区的相邻空间电压矢量与输入移相角Δ_inv，可以计算出输出电压矢量及矢量的占空比；

进一步，所述仿真模型的建立还提供了计算空间矢量的占空比的具体步骤为：

定义宏参；

初始化；

输入输出电压相位角及所在扇区等的计算；

计算占空比和对应开关时间；

输出占空比和开关时间。

进一步，所述仿真模型的建立还提供了功能输出PWM信号的具体步骤为：

定义36种开关信号矩阵；

初始化；

根据扇区组合查表；

按优化序列分别开关组合；

依次输出开关序列PWM信号。

进一步，该方法通过改变开关矢量的序列，达到减少每个开关周期内平均开关切换次数，八开关矢量序列是一个中间是零矢量的两边对称的序列，矢量每变换一次始终只有一个开关状态改变。

进一步，计算出各矢量的占空比的主要步骤为：进行三相/两相坐标变换，计算输出线电压所在的扇区和输入输出角，判别调制策略和计算出各矢量的占空比。

本发明分别采用Power System工具箱中S函数模块，采用C语言编程的S函数方法建立了矩阵变换器控制系统的仿真模型，仿真速度快，能迅速准确地控制开关的开断，系统运行效果好，并很容易转化为实际的控制程序；此外，在仿真系统参数变化时，可以高效快速地跟踪矩阵变换器性能的变化情况，为深入的理解与设计这种矩阵变换器样机系统提供了有利的工具。

附图说明

图1是本发明实施例提供的矩阵变换器的拓扑结构示意图；

图2-图5是本发明实施例提供的逆变空间矢量的示意图；

图6本发明实施例提供的计算矢量占空比的流程图；；

图7本发明实施例提供的输出PWM的流程图；

图8本发明实施例提供的输出线电压图；

图9本发明实施例提供的输出相电压图；

图10本发明实施例提供的输出相电压频谱图；

图11本发明实施例提供的输入相电流图；