许强强 宋泽琳

(1.北京理工大学珠海学院信息学院，广东 珠海 519088；2.珠海格力电器股份有限公司制冷技术研究院，广东 珠海 519070)

矩阵变换器(Matrix Converter)是以交-交变换方式来实现电力变换的，是目前最先进的电力变换方式。与传统的交-直-交变换方式相比，最突出的优点在于其输入功率因数可控并且去除了传统变换方式中的大储能元件[1，2]。

笔者利用Matlab/Simulink建立了矩阵变换器仿真模型，验证了间接矢量调制策略的正确性，设计制作了矩阵变换器样机，输入采用LC滤波器，箝位电路，输出带阻感负载，并在样机上实现四步换流FPGA逻辑算法设计。

1 矩阵变换器的系统构成①

矩阵变换器分为单级和双级两种，也分别称为直接和间接矩阵变换器。笔者以单级矩阵变换器为研究对象，其由9个双向开关构成，如图1所示。三相输入与输出通过开关直接相连，通过对双向开关的逻辑控制，可以实现AC-DC、DC-DC、DC-AC任意电力变换，但AC-AC变换是研究的重点[3，4]。

控制器采用FPGA+DSP结构实现，总体设计框图如图2所示。主电路采用高频IGBT作为主功率器件；DSP负责完成矩阵变换器控制算法，并最终生成9路PWM控制信号，送至FPGA控制器；FPGA接收DSP时钟信号，通过DCM(时钟管理模块)将15MHz时钟信号分频为FPGA所需的6MHz时钟信号，接收复位、三路电流方向检测信号和9路DSP输出PWM信号；电流方向检测信号供FPGA实现四步换流，最终得到矩阵变换器的18路PWM控制信号，并通过驱动电路实现对矩阵变换器主电路的控制。

图1 矩阵变换器拓扑结构

图2 矩阵变换器总体设计框图