號經(jīng)過LM339 與0進行比較生成方波信號，此方波信號再經(jīng)過H11L1光耦隔離器，送入控制芯片的捕獲通 道。
[0081] 為了判斷輸入電流扇區(qū)，就要知道輸入電流相位角，而在網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)情況 下，輸入電壓和電流同相，因此可通過采樣輸入電壓信號來求得輸入電流相位。計算中需要 用到電壓過零點和電網(wǎng)頻率，通過輸入相電壓過零檢測電路8和F2812控制芯片共同作用 來獲得電網(wǎng)過零點及其頻率。如圖21所示，電路中選用型號為CHV-50P/1000V的電壓霍爾 傳感器，由其采樣電網(wǎng)電壓，將有效值為220V的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)化成低壓的正弦信號，此信號 經(jīng)過比較器LM339與0進行比較，生成一個與電網(wǎng)同頻同相的方波信號，其上升沿便是正弦 波上升的過零點，連續(xù)兩個方波信號的上升沿時間差便是電網(wǎng)頻率。然后，此方波信號經(jīng)過 74HC06及保護電路生成F2812滿足要求的0~3. 3V方波信號，進入控制芯片的捕獲通道。
[0082] 如圖21所示的主程序為矩陣變換器控制部分程序設(shè)計的主線，主要完成 TMS320F2812的系統(tǒng)初始化（如各寄存器、定時器、中斷初始化等）；然后設(shè)置10 口、參數(shù)輸 入、生成正弦函數(shù)表等；接著等待循環(huán)，開中斷（如捕獲、定時器中斷），隨之進入無限循環(huán)。 中斷服務(wù)程序主要完成輸入電壓相位校準、執(zhí)行初始設(shè)定值算法和雙SVPWM算法等。
[0083] 參照圖18和圖22,由各傳感器采集到的矩陣式變換器輸入輸出側(cè)電流、電壓波 形，經(jīng)信號調(diào)理電路后送入DSP芯片的A/D輸入通道。光電編碼器發(fā)出的包括電動機轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向信息分別送入DSP的EVB模塊中的QEP3、QEP4輸入口。根據(jù)這些輸入的信 息，DSP芯片執(zhí)行間接空間矢量調(diào)制算法，并向CPLD芯片發(fā)出4路PWM信號、6路輸入電流 空間矢量扇區(qū)號信息II~16和6路輸出電壓空間矢量扇區(qū)信號01~06。該硬件方案為 TMS320LF2407擴展一片64KB的CY7C1021BV33SRAM。試驗中，上位機編譯通過控制程序目 標代碼通過JTAG下載至片外SRAM。而控制程序中涉及到的變量、常數(shù)數(shù)據(jù)均存放在DSP內(nèi) 部256B的DARAMB1模塊中。采用這種存儲空間配置方案，為控制程序和數(shù)據(jù)保留了足夠 的存儲空間，并且縮短了需要頻繁操作的變量寄存器的存儲空間。
[0084] 此外，采用了一片74LVC164245 3. 3V~5V電平轉(zhuǎn)換器和一片DAC762OT/A轉(zhuǎn)換 器。本發(fā)明采用了一片74AHC16373鎖存器，該芯片輸入數(shù)據(jù)為DSP的I/O口發(fā)出的輸入 電流、輸出電壓空間矢量扇區(qū)號II~16和01~06。其鎖存器來自于DSP中EVA模塊的 T2PWM輸出口。采用該鎖存器的目的是煤采樣周期中CPLD芯片收到的來自DSP芯片的4路 PWM信號和輸入電流、輸出電壓空間矢量扇區(qū)號II~16和01~06同時送入CPLD芯片。 由于在DSP主程序中設(shè)定EVA模塊的計數(shù)器T1與T2同步，且由計數(shù)器T1啟動計數(shù)器T2， 因而實現(xiàn)CPLD芯片信號同步。
[0085] 在EPM9320LC84CPLD芯片中，采用AHDL編寫程序，可實現(xiàn)雙向開關(guān)的四步換流。 CPLD開關(guān)換流控制其結(jié)構(gòu)包括解碼器、延時器、開關(guān)序列器三部分。其中，解碼器用于確定 9個雙向開關(guān)的導(dǎo)通信號，而言時期和開關(guān)器用于實現(xiàn)多部換流，并生成18路開關(guān)驅(qū)動信 號輸出值驅(qū)動電路。
[0086] 本發(fā)明的控制系統(tǒng)主要由矢量控制單元、三相-三相矩陣開關(guān)單元、帶阻尼輸入 濾波單元三部分構(gòu)成。
[0087] 對于矢量控制單元，因為三相-三相矩陣變換器的SVPWM是一種間接變換法，它依 靠矢量控制單元中雙SVPWM調(diào)制技術(shù)，將矩陣變換器等效成如圖4所示的虛擬的交-直-交 結(jié)構(gòu)，其虛擬整流側(cè)VSR和虛擬逆變側(cè)VSI分別采用空間矢量調(diào)制算法，在輸入側(cè)可得到與 網(wǎng)側(cè)電壓同相或可調(diào)的正弦波形電流，即實現(xiàn)輸入功率因數(shù)可調(diào)，算法中通過中間直流電 壓、直流電流等效的原則可消去中間直流環(huán)節(jié)，最終將兩虛擬側(cè)有機結(jié)合起來，實現(xiàn)整體控 制，又稱雙空間矢量法。
[0088] 參照圖14,對于三相-三相矩陣開關(guān)單元，通過采用一定的調(diào)制控制策略對其內(nèi) 的功率器件進行通斷控制，就能實現(xiàn)對MC輸出電壓和輸入電流同時調(diào)制，同時實現(xiàn)變壓變 頻和高功率因數(shù)運行，矩陣變換器采用雙向開關(guān)為如圖15所示的背靠背結(jié)構(gòu)共發(fā)射極方 式的雙向開關(guān)，可流過雙向電流，且能對電流在兩個方向上進行獨立控制，實現(xiàn)安全換流， 它的優(yōu)點即在任意時刻導(dǎo)通元件少、導(dǎo)通損耗小，其中由于IGBT不能承受較大反向電壓， 所以二極管作用就是提供反向阻斷能力。在三相-三相矩陣變換器交流輸入側(cè)前加入了交 流電抗器，在三相輸入不平衡時，這樣就使虛擬整流側(cè)VSR的直流側(cè)輸出為穩(wěn)定的電壓和 電流，再經(jīng)過虛擬逆變側(cè)矢量運算后，就可以得到較為平衡的三相電壓波形。與此之外，交 流電抗器的加入可以提升矩陣變換器輸入側(cè)電能質(zhì)量，濾除高次諧波成分。
[0089] 參照圖5、圖9至圖11，對于帶阻尼輸入濾波單元，為減少電流諧波含量注入網(wǎng)側(cè)， 所以在雙向開關(guān)矩陣電路前端引入帶阻尼輸入濾波器，通過阻尼的加入抑制了由于不斷受 到輸出側(cè)諧波電流的干擾導(dǎo)致濾波器系統(tǒng)的不穩(wěn)定，網(wǎng)側(cè)相電流諧波相對無阻尼情況下明 顯減小，波形變得平滑，且由圖10(a)和圖11(a)的頻譜圖可看出諧波畸變率明顯下降。
[0090] 參照圖3,所述箝位電路7由接觸器KM1、接觸器KM2及接觸器KM3構(gòu)成，接觸器KM1 主觸點與三相-三相矩陣變換器、接觸器KM3主觸點串聯(lián)后與接觸器KM2并聯(lián)，最后經(jīng)熱繼 電器FR與作為負載電阻1的電動機Μ串聯(lián)，控制電路4通過相互并聯(lián)的中間繼電器KA1線 圈、中間繼電器ΚΑ2線圈、中間繼電器ΚΑ3線圈與三相-三相矩陣變換器相連，中間繼電器 ΚΑ2線圈與三相-三相矩陣變換器之間設(shè)有中間繼電器ΚΑ3的常閉觸點，中間繼電器ΚΑ3線 圈與三相-三相矩陣變換器之間設(shè)有中間繼電器ΚΑ2的常閉觸點；所述雙向開關(guān)矩陣電路 2由工頻-變頻啟動停止開關(guān)電路和報警電路構(gòu)成，所述工頻-變頻啟動停止開關(guān)電路中的 接觸器ΚΜ1線圈、接觸器ΚΜ2線圈、接觸器ΚΜ3線圈相互并聯(lián)后與三相-三相矩陣變換器相 連，接觸器ΚΜ1線圈的支路上依次串聯(lián)有中間繼電器ΚΑ1的常開觸點、啟動按鈕SB1、停止按 鈕SB2,接觸器ΚΜ2線圈的支路上依次串聯(lián)有接觸器ΚΜ3常閉觸點、中間繼電器ΚΑ2常開觸 點，接觸器ΚΜ3線圈支路上依次串聯(lián)有接觸器ΚΜ2常閉觸點、中間繼電器ΚΑ3常開觸點；所 述報警電路中的振鈴ΗΑ、報警燈HL及中間繼電器ΚΑ0線圈相互并聯(lián)后依次經(jīng)復(fù)位按鈕SB3 和中間繼電器ΚΑ0常開觸點連接三相-三相矩陣變換器。
[0091] 在出現(xiàn)故障時，控制電路4通過三個中間繼電器可以保證在變頻運行控制和工頻 與變頻的切換過程中發(fā)出警報，電路的工作過程說明如下：
[0092] (1)變頻運行控制
[0093] 起動準備，將開關(guān)SA2閉合，接通MRS端子進行工頻一變頻切換。由于已設(shè)置 Pr. 135 = 1使切換有效，IPF、FU端子輸出低電平，中間繼電器KA1線圈、中間繼電器KA3線 圈得電，中間繼電器KA3線圈得電一中間繼電器KA3常開觸點閉合一接觸器KM3線圈得電 -接觸器KM3主觸頭閉合，接觸器KM3常閉輔助觸頭斷開一接觸器KM3主觸頭閉合將電動 機Μ與三相-三相變換器輸出端連接；接觸器KM3常閉觸點斷開使接觸器KM2線圈無法得 電，實現(xiàn)接觸器ΚΜ2線圈和接觸器ΚΜ3線圈之間的互鎖，作為阻感負載1的電動機無法由變 頻和工頻同時供電。中間繼電器ΚΑ1線圈得電一中間繼電器ΚΑ1常開觸點閉合，為接觸器 KM1線圈得電作準備一按下啟動按鈕SB1 -接觸器KM1線圈得電一接觸器KM1主觸頭閉合 為三相-三相矩陣變換器供電；接觸器KM1常開觸點閉合，實現(xiàn)接觸器KM1線圈的自鎖。
[0094]起動運行，將開關(guān)SA1閉合，STF端子輸入信號（STF端子經(jīng)SA1、SA2與SD端子接 通），三相-三相矩陣變換器正轉(zhuǎn)起動，調(diào)節(jié)電位器RP可以對電動機Μ進行調(diào)速控制。 [0095] (2)變頻一工頻切換控制
[0096] 當三相-三相矩陣變換器運行中出現(xiàn)異常，異常輸出端子A、C接通，中間繼電器 ΚΑ0線圈得電，中間繼電器ΚΑ0常開觸點閉合，振鈴ΗΑ和報警燈HL得電，發(fā)出聲光報警。與 此同時，IPF、FU端子變?yōu)楦唠娖剑?L端子變?yōu)榈碗娖?，中間繼電器ΚΑ1線圈與中間繼電器 ΚΑ3線圈失電，中間繼電器ΚΑ2線圈得電。中間繼電器ΚΑ1線圈、中間繼電器ΚΑ3線圈失電 -，中間繼電器ΚΑ1常開觸點、，中間繼電器ΚΑ3常開觸點斷開一接觸器ΚΜ1、接觸器ΚΜ3線 圈失電一接觸器ΚΜ1、接觸器ΚΜ3主觸頭斷開一三相-三相矩陣變換器與電源、電動機Μ斷 開。中間繼電器ΚΑ2線圈得電一中間繼電器ΚΑ2常開觸點閉合一接觸器