【摘 要】
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双级矩阵变换器—永磁同步电机系统具有能量可双向流动，功率因数可调节和无需大体积的直流储能环节等优点，在驱动电机方面具有重要的意义。传统的双级矩阵变换器直接转矩控制具有结构简单，控制性能好的优点，但由于输入电流正弦度较低，转矩磁链波动大等缺陷限制了其广泛应用，本文针对该问题进行了研究并提出了占空比优化控制策略，通过新建立的影响因子表来改善系统的动静态性能。论文的主要安排如下所示: 首先介绍了传统的
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双级矩阵变换器—永磁同步电机系统具有能量可双向流动，功率因数可调节和无需大体积的直流储能环节等优点，在驱动电机方面具有重要的意义。传统的双级矩阵变换器直接转矩控制具有结构简单，控制性能好的优点，但由于输入电流正弦度较低，转矩磁链波动大等缺陷限制了其广泛应用，本文针对该问题进行了研究并提出了占空比优化控制策略，通过新建立的影响因子表来改善系统的动静态性能。论文的主要安排如下所示:
首先介绍了传统的双级矩阵变换器一永磁同步电机系统的直接转矩控制策略，分析了逆变级电压矢量对转矩和磁链的影响效果，并详细介绍了双级矩阵变换器传统控制策略的核心思想，通过仿真分析了传统策略存在的问题，为改进策略的提出奠定了理论基础。
然后针对传统控制策略存在的转矩磁链波动大等问题提出了一种新型的占空比控制策略。依据双级矩阵变换器空间矢量的特点，对三个被控量转矩、磁链和无功电荷量的影响进行了分析，并建立了相对应的评价因子表达通式。通过对表达式进行离散化，得到各个被控量的影响因子表。随后采用了一种新的占空比计算表达式，即在单位控制周期内使被控量的误差平均值达到最小，得到各个矢量的作用时间，极大地改善了系统的动静态特性。为了验证所提算法的可行性，在双级矩阵变换器一永磁同步电机系统上进行了改进方法的仿真验证，并与传统方法进行了对比，通过仿真分析可得，改进方法的输入电流谐波减少，转矩和磁链的波动得到很好的抑制，并且参数鲁棒性较高，拥有良好的动静态特性。
最后，详细介绍了双级矩阵变换器—永磁同步电机实验系统。阐述了系统中功率电路、采样电路、驱动电路和输入滤波器及过压保护电路的硬件系统设计。并在此基础上对传统和改进算法进行了研究，实验表明，改进的算法极大地抑制了电机的转矩和磁链波动，使系统获得了良好的动静态特性，验证了所提方法的有效性和正确性。
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