自上世紀(jì)80年代以來，交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展很快，但是交流調(diào)速系統(tǒng)長期以來，一直使用主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為“交-直-交”變換的變壓變頻器。這一技術(shù)雖然解決了交流調(diào)速的基本問題，但同時帶來了諧波污染、功率因數(shù)低、直流濾波電容壽命有限等負(fù)面影響。

　　本文探討的矩陣變換器是一種新型的“交-交”變頻器，它不僅具有“交-直-交”變頻器的所有功能，還能夠解決其帶來的各種問題。此外，“交-交”變頻器允許頻率單級變換，無需大容量的貯能元件（如大電容），其輸入電流為正弦波，輸入功率因數(shù)可自由調(diào)節(jié)，且與負(fù)載的功率因數(shù)無關(guān)；輸出電壓為正弦波、大小可調(diào)，輸出頻率可高于或低于輸入頻率；寺別是其功率可雙向流動，具有四象限運行能力；加之體積小、效率高，符合今后模塊化發(fā)展方向，也是“交-直-交”變頻器的替代品。

　　1調(diào)制策略雖然矩陣變換器的設(shè)計思路都是將三相交流輸入經(jīng)過開關(guān)矩陣變成頻率不同的三相交流輸出，但是其調(diào)制策略卻大不相同。按其出現(xiàn)的先后分為：Venturini調(diào)制法，電流控制法，直接控制法和間接控制法。

　　本文使用的間接控制法又稱空間矢量控制法。這種調(diào)制策略既能控制輸出電壓波形，又能控制輸入電流波形，還可以改變輸入功率因數(shù)，是目前比較新也是比較有前途的一種調(diào)制策略。它是利用輸出線電壓空間矢量調(diào)制和輸入相電流空間矢量調(diào)制相結(jié)合的間接控制調(diào)制策略，得出矩陣變換器開關(guān)組合的占空比，再將該占空比輸入到3 X3開關(guān)矩陣中，控制9個雙向開關(guān)以達(dá)到改變輸出頻率的目的。

　　三相交流輸出輸出電流相位ab可對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真，也可各種模型的參數(shù)，并可馬上看到改變參果，本文選用UATLAB 60進(jìn)行仿真。器模型（見）主要由5部分組成：電開關(guān)、控制策略和保護(hù)電路部分。

　　私變換器仿真模型的建立矩陣變換器的控制系統(tǒng)變換器控制系統(tǒng)如所示。三相交流li經(jīng)間接控制法得出輸入電流相位和輸位，再將這兩個相位經(jīng)過數(shù)學(xué)運算得出比；同時判斷輸入電流相位和輸出電壓扇區(qū)，確定開關(guān)狀態(tài)組合；由開關(guān)占空比態(tài)組合聯(lián)合控制開關(guān)矩陣，使輸入三相開關(guān)矩陣變成頻率可調(diào)的三相交流電。

　　私變換器的控制系統(tǒng)的。為了仿真簡潔，本文選擇三相對稱電源。

　　（2）控制策略部分。由3部分組成：計算占空比，判斷扇區(qū)和確定開關(guān)組合狀態(tài)。基于間接交交變頻器控制策略為：根據(jù)輸入端電輸出端電壓相位計算開關(guān)占空比，判斷輸入端電流相位和輸出端電壓相位所在扇區(qū)，之后確定開關(guān)狀態(tài)。其中使用S函數(shù)計算開關(guān)占空比，判斷扇區(qū)；使用4個子系統(tǒng)串聯(lián)轉(zhuǎn)換占空比其基本原理為：將變換器虛擬為1個整流器和1個逆變器的串聯(lián)（見），然后對輸入整流器和輸出逆變器分別進(jìn)行電壓空間矢量和電流空間矢量調(diào)制，再消去中間直流環(huán)節(jié)，從而獲得整個變換器的間接控制法調(diào)制，即用開關(guān)矩陣替換“交-直-交”變頻器中的整流器和逆變器（見）。

　　等效交-直-交變換矩陣變換器的基本框圖圖中：％，地，為三相交流輸入；abc為〔相交流輸出；Aa，SAb，…，為3X3開關(guān)矩陣。

　　2矩陣輸入、輸tJ出電壓相開關(guān)占空相位所在和開關(guān)狀交流電經(jīng)3矩陣隨意改變數(shù)后的結(jié)矩陣變換源、負(fù)載、開關(guān)矢目判斷扇區(qū)矩陣變換器仿真模型（1）電源部分。對于實際的交交變頻器其電源部分可能是三相對稱的，也可能是三相非對稱控制法的流相位和開關(guān)占空比確定相位扇區(qū)數(shù)學(xué)運算確定相位扇區(qū)（見），使5個占空比按順序排列，且中間無延時也無波形重合。

　　乘、去f3 4個子系統(tǒng)串聯(lián)轉(zhuǎn)換占空比開關(guān)部分。矩陣變換器需要雙向開關(guān)，即此開關(guān)在兩個方向都能阻斷或?qū)娏鳌＿z憾的是，目前還沒有這種元件可以使用，因此需要用分立器件組合成合適的開關(guān)單元。

　　本文采用共集電極雙向開關(guān)單元（見），由于其每個導(dǎo)通過程只有2個元器件，故導(dǎo)通損耗與共發(fā)射極雙向開關(guān)單元的相同。其優(yōu)點是僅需6個獨立電源作為門極驅(qū)動電源。

　　共集電極雙向開關(guān)單元保護(hù)電路。本文使用的保護(hù)電路為輸入濾波器。

　　負(fù)載部分。負(fù)載為三相異步鼠籠型感應(yīng)電動機(jī)，如所示。

　　4仿真結(jié)果/50Hz的三相對稱電源；設(shè)定的輸出頻率為90Hz仿真算法為ode15s仿真實際情況下30ms的波形，穩(wěn)態(tài)運行時結(jié)果如所示。仿真波形上邊為三相輸入線電壓，下邊為三相輸出線電流。從仿真結(jié)果可見，矩陣式變換器的輸出電壓是一個很好的正弦波形，頻率為要求的90Hz故驗證了控制策略的正確性。

　　（下轉(zhuǎn)第61頁）RS485B通信引出線至STDP到集線器，再從集線器T06到上位機(jī)實現(xiàn)“四遙”功能。

　　3低壓饋電部分低壓的饋電部分如采用塑殼斷路器來達(dá)到并有輔助常開接點。

　　4結(jié)束語本智能測控單元為ST412工作電壓為AC220V，開關(guān)量輸入接點接入塑殼斷路器的輔助常開觸點，達(dá)到“遙信”的目的。輸出接點也因容量小而需繼電器模塊ST201轉(zhuǎn)換，來控制斷路器的電操機(jī)構(gòu)，輸出電流的測量可通過網(wǎng)絡(luò)儀表ST440來完成。以上輸出信號通過各有的RS485通信端引入ST-DP通信單元到集線器T06T06至控制室的上位機(jī)。所述系統(tǒng)均采用PiofibusDP總線方式，當(dāng)系統(tǒng)為ModbusRTU總線方式時，取消所有的STDP通信單元。通信的導(dǎo)線采用雙絞單芯直徑為Q 64mm的A類屏蔽線。

　　也可用無功補(bǔ)償器接觸器的輔助常開接點引入ST412達(dá)到“遙信”的目的。

　　用戶可以在控制室的上位機(jī)上，通過YS200監(jiān)控軟件對現(xiàn)場進(jìn)行“四遙”控制。YS200智能電力監(jiān)控系統(tǒng)是集監(jiān)視、測量、控制和通信等多種功能于一體的智能型監(jiān)控系統(tǒng)，是一種開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、可擴(kuò)展性好的智能配電系統(tǒng)。XBZ1智能型箱式變電站可調(diào)整智能模塊的配置，來滿足用戶對箱變智能化程度的不同需求。

　　目前，國內(nèi)開發(fā)箱變智能模塊的公司較多，它們都有各自的優(yōu)點。隨著科學(xué)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，新型的智能產(chǎn)品將更加可靠，制造成本也會逐漸降低，智能型箱變的市場也將擴(kuò)大。