号经过LM339 与0进行比较生成方波信号，此方波信号再经过H11L1光耦隔离器，送入控制芯片的捕获通 道。
[0081] 为了判断输入电流扇区，就要知道输入电流相位角，而在网侧单位功率因数情况 下，输入电压和电流同相，因此可通过采样输入电压信号来求得输入电流相位。计算中需要 用到电压过零点和电网频率，通过输入相电压过零检测电路8和F2812控制芯片共同作用 来获得电网过零点及其频率。如图21所示，电路中选用型号为CHV-50P/1000V的电压霍尔 传感器，由其采样电网电压，将有效值为220V的电网电压转化成低压的正弦信号，此信号 经过比较器LM339与0进行比较，生成一个与电网同频同相的方波信号，其上升沿便是正弦 波上升的过零点，连续两个方波信号的上升沿时间差便是电网频率。然后，此方波信号经过 74HC06及保护电路生成F2812满足要求的0~3. 3V方波信号，进入控制芯片的捕获通道。
[0082] 如图21所示的主程序为矩阵变换器控制部分程序设计的主线，主要完成 TMS320F2812的系统初始化（如各寄存器、定时器、中断初始化等）；然后设置10 口、参数输 入、生成正弦函数表等；接着等待循环，开中断（如捕获、定时器中断），随之进入无限循环。 中断服务程序主要完成输入电压相位校准、执行初始设定值算法和双SVPWM算法等。
[0083] 参照图18和图22,由各传感器采集到的矩阵式变换器输入输出侧电流、电压波 形，经信号调理电路后送入DSP芯片的A/D输入通道。光电编码器发出的包括电动机转子 转速、旋转方向信息分别送入DSP的EVB模块中的QEP3、QEP4输入口。根据这些输入的信 息，DSP芯片执行间接空间矢量调制算法，并向CPLD芯片发出4路PWM信号、6路输入电流 空间矢量扇区号信息II~16和6路输出电压空间矢量扇区信号01~06。该硬件方案为 TMS320LF2407扩展一片64KB的CY7C1021BV33SRAM。试验中，上位机编译通过控制程序目 标代码通过JTAG下载至片外SRAM。而控制程序中涉及到的变量、常数数据均存放在DSP内 部256B的DARAMB1模块中。采用这种存储空间配置方案，为控制程序和数据保留了足够 的存储空间，并且缩短了需要频繁操作的变量寄存器的存储空间。
[0084] 此外，采用了一片74LVC164245 3. 3V~5V电平转换器和一片DAC762OT/A转换 器。本发明采用了一片74AHC16373锁存器，该芯片输入数据为DSP的I/O口发出的输入 电流、输出电压空间矢量扇区号II~16和01~06。其锁存器来自于DSP中EVA模块的 T2PWM输出口。采用该锁存器的目的是煤采样周期中CPLD芯片收到的来自DSP芯片的4路 PWM信号和输入电流、输出电压空间矢量扇区号II~16和01~06同时送入CPLD芯片。 由于在DSP主程序中设定EVA模块的计数器T1与T2同步，且由计数器T1启动计数器T2， 因而实现CPLD芯片信号同步。
[0085] 在EPM9320LC84CPLD芯片中，采用AHDL编写程序，可实现双向开关的四步换流。 CPLD开关换流控制其结构包括解码器、延时器、开关序列器三部分。其中，解码器用于确定 9个双向开关的导通信号，而言时期和开关器用于实现多部换流，并生成18路开关驱动信 号输出值驱动电路。
[0086] 本发明的控制系统主要由矢量控制单元、三相-三相矩阵开关单元、带阻尼输入 滤波单元三部分构成。
[0087] 对于矢量控制单元，因为三相-三相矩阵变换器的SVPWM是一种间接变换法，它依 靠矢量控制单元中双SVPWM调制技术，将矩阵变换器等效成如图4所示的虚拟的交-直-交 结构，其虚拟整流侧VSR和虚拟逆变侧VSI分别采用空间矢量调制算法，在输入侧可得到与 网侧电压同相或可调的正弦波形电流，即实现输入功率因数可调，算法中通过中间直流电 压、直流电流等效的原则可消去中间直流环节，最终将两虚拟侧有机结合起来，实现整体控 制，又称双空间矢量法。
[0088] 参照图14,对于三相-三相矩阵开关单元，通过采用一定的调制控制策略对其内 的功率器件进行通断控制，就能实现对MC输出电压和输入电流同时调制，同时实现变压变 频和高功率因数运行，矩阵变换器采用双向开关为如图15所示的背靠背结构共发射极方 式的双向开关，可流过双向电流，且能对电流在两个方向上进行独立控制，实现安全换流， 它的优点即在任意时刻导通元件少、导通损耗小，其中由于IGBT不能承受较大反向电压， 所以二极管作用就是提供反向阻断能力。在三相-三相矩阵变换器交流输入侧前加入了交 流电抗器，在三相输入不平衡时，这样就使虚拟整流侧VSR的直流侧输出为稳定的电压和 电流，再经过虚拟逆变侧矢量运算后，就可以得到较为平衡的三相电压波形。与此之外，交 流电抗器的加入可以提升矩阵变换器输入侧电能质量，滤除高次谐波成分。
[0089] 参照图5、图9至图11，对于带阻尼输入滤波单元，为减少电流谐波含量注入网侧， 所以在双向开关矩阵电路前端引入带阻尼输入滤波器，通过阻尼的加入抑制了由于不断受 到输出侧谐波电流的干扰导致滤波器系统的不稳定，网侧相电流谐波相对无阻尼情况下明 显减小，波形变得平滑，且由图10(a)和图11(a)的频谱图可看出谐波畸变率明显下降。
[0090] 参照图3,所述箝位电路7由接触器KM1、接触器KM2及接触器KM3构成，接触器KM1 主触点与三相-三相矩阵变换器、接触器KM3主触点串联后与接触器KM2并联，最后经热继 电器FR与作为负载电阻1的电动机Μ串联，控制电路4通过相互并联的中间继电器KA1线 圈、中间继电器ΚΑ2线圈、中间继电器ΚΑ3线圈与三相-三相矩阵变换器相连，中间继电器 ΚΑ2线圈与三相-三相矩阵变换器之间设有中间继电器ΚΑ3的常闭触点，中间继电器ΚΑ3线 圈与三相-三相矩阵变换器之间设有中间继电器ΚΑ2的常闭触点；所述双向开关矩阵电路 2由工频-变频启动停止开关电路和报警电路构成，所述工频-变频启动停止开关电路中的 接触器ΚΜ1线圈、接触器ΚΜ2线圈、接触器ΚΜ3线圈相互并联后与三相-三相矩阵变换器相 连，接触器ΚΜ1线圈的支路上依次串联有中间继电器ΚΑ1的常开触点、启动按钮SB1、停止按 钮SB2,接触器ΚΜ2线圈的支路上依次串联有接触器ΚΜ3常闭触点、中间继电器ΚΑ2常开触 点，接触器ΚΜ3线圈支路上依次串联有接触器ΚΜ2常闭触点、中间继电器ΚΑ3常开触点；所 述报警电路中的振铃ΗΑ、报警灯HL及中间继电器ΚΑ0线圈相互并联后依次经复位按钮SB3 和中间继电器ΚΑ0常开触点连接三相-三相矩阵变换器。
[0091] 在出现故障时，控制电路4通过三个中间继电器可以保证在变频运行控制和工频 与变频的切换过程中发出警报，电路的工作过程说明如下：
[0092] (1)变频运行控制
[0093] 起动准备，将开关SA2闭合，接通MRS端子进行工频一变频切换。由于已设置 Pr. 135 = 1使切换有效，IPF、FU端子输出低电平，中间继电器KA1线圈、中间继电器KA3线 圈得电，中间继电器KA3线圈得电一中间继电器KA3常开触点闭合一接触器KM3线圈得电 -接触器KM3主触头闭合，接触器KM3常闭辅助触头断开一接触器KM3主触头闭合将电动 机Μ与三相-三相变换器输出端连接；接触器KM3常闭触点断开使接触器KM2线圈无法得 电，实现接触器ΚΜ2线圈和接触器ΚΜ3线圈之间的互锁，作为阻感负载1的电动机无法由变 频和工频同时供电。中间继电器ΚΑ1线圈得电一中间继电器ΚΑ1常开触点闭合，为接触器 KM1线圈得电作准备一按下启动按钮SB1 -接触器KM1线圈得电一接触器KM1主触头闭合 为三相-三相矩阵变换器供电；接触器KM1常开触点闭合，实现接触器KM1线圈的自锁。
[0094]起动运行，将开关SA1闭合，STF端子输入信号（STF端子经SA1、SA2与SD端子接 通），三相-三相矩阵变换器正转起动，调节电位器RP可以对电动机Μ进行调速控制。 [0095] (2)变频一工频切换控制
[0096] 当三相-三相矩阵变换器运行中出现异常，异常输出端子A、C接通，中间继电器 ΚΑ0线圈得电，中间继电器ΚΑ0常开触点闭合，振铃ΗΑ和报警灯HL得电，发出声光报警。与 此同时，IPF、FU端子变为高电平，0L端子变为低电平，中间继电器ΚΑ1线圈与中间继电器 ΚΑ3线圈失电，中间继电器ΚΑ2线圈得电。中间继电器ΚΑ1线圈、中间继电器ΚΑ3线圈失电 -，中间继电器ΚΑ1常开触点、，中间继电器ΚΑ3常开触点断开一接触器ΚΜ1、接触器ΚΜ3线 圈失电一接触器ΚΜ1、接触器ΚΜ3主触头断开一三相-三相矩阵变换器与电源、电动机Μ断 开。中间继电器ΚΑ2线圈得电一中间继电器ΚΑ2常开触点闭合一接触器