目前，对于矩阵变换器常用的调制策略主要有直接传递函数法（Venturini算法）和虚拟整流法。直接传递函数算法是M.Venturini和A.Alesinas于1980年提出，该方法将矩阵变换器看成是的传递函数阵，其输出电压由输入电压和开关函数矩阵相乘得到，输入电流由开关函数矩阵的转置和输出电流相乘得到，计算量大，控制过程复杂；虚拟整流法又称间接传递函数法，是J.Rodriguez于1983年提出，该算法将矩阵变换器在理论上等效为整流器和逆变器的串联电路模型，即假设在矩阵变换器的输入和输出中间存在一个直流环节。该模型可等效为如图2-2所示的交-直-交电路，该交-直-交等效电路的直流环节并非真实存在，因而称为整流-逆变虚拟连接。因此，我们可以认为传统的脉宽调制（PWM）是分别应用于“虚拟整流器”和“虚拟逆变器”上的。［2］该算法计算量少，控制过程较为简单。
式（2.5）即电压型整流器（VSR）的工作原理，得到的恒定电压为等效电路模型中的“虚拟直流环节”，记为Upn。将该值与矩阵TVSI（ω0）相乘，可以表示一个电压型逆变器（VSI）的运行过程。接下来，我们将传统的PWM与正弦脉宽调制分别应用到整流器和逆变器上。
2.3 矩阵变换器的正弦脉宽调制
正弦脉宽调制（SPWM）是指以正弦波作为调制波，以等腰三角波作为载波，并将调制波与载波进行幅值比较。当调制波信号大于载波信号时，脉冲输出为高电平；反之，则为低电平。SPWM极性上分为单极性脉宽调制和双极性脉宽调制。单极式SPWM波形是在半周期内的脉冲电压只在“正”和“零”之间变化，主电路每相只有一个开关器件反复通断；双极式是指调制波有正半波和负半波，输出脉冲在“正”和“负”之间变换，在主电路中通常控制上下两桥臂的开关进行交替动作［9］。由于矩阵式变换器“虚拟逆变”过程中，同一桥臂的上下两个开关在同一时刻有且仅有一个处于导通状态，因此，在设计中采用双极性SPWM调制。
接下来首先对虚拟三相桥式整流环节进行分析。将三相输入电压的幅值进行作差比较，为满足其虚拟逆变电压源为正，因此作差得到的“直流环节”分别是ac、bc、ba、ca、cb、ab。六脉动所组成如图2-3所示，其中a、b、c为三相输入电源电压，得到的六段直流脉波分别为Uac、Ubc、Uba、Uca、Ucb、Uab。
图2-3中某一脉动电压供电时就只有与该两相相连的六个开关动作，与另一相相连的三个开关均处于断开状态。现以第一阶段ac为例来进行说明。若虚拟直流环节为Uac，则矩阵变换器中只有与a、c相连的SAa、SAc、SBa、SBc、SCa、SCc进行开关动作，与b相相连的三个开关均处于关断状态。将正弦调制信号与三角波载波信号进行比较后所得的三路脉冲及其反向信号分别控制上述六个开关动作，其过程与电压型PWM逆变器的SPWM调制完全一致。同理，可以类推其他五组开关的导通情况，其导通对应关系由表2-1所示，g1~g6与桥式电路中的六路触发脉冲对应，g1、g4；g3、g6；g5、g2为A、B、C三相的上下两桥臂的触发脉冲，在工作的时候，上下桥臂进行交替导通。
3. 仿真验证
依据算法分析可以得出，在设计的过程中只需要考虑直流脉动的选择，进而选择相应的开关动作。该系统采用Matlab/Simulink进行仿真设计，图3-1为矩阵变换器的主电路及SPWM调制封装子系统，其中双向开关采用理想开关，三相电源的相电压幅值为310V，频率为50Hz，负载电阻R=30Ω，电感L=0.6H，载波频率为10kHz，调制比为0.8，其输出九路脉冲分别与主电路的理想开关门极的控制信号相连。当输入相电压初相位为0时，“整流”出来的六段直流脉波的分界点分别是π/3、2π/3、π、4π/3、5π/3、2π。图3-2和图3-3分别是频率为10Hz时的输出线电压波形和相电流波形；图3-4和图3-5分别频率为30Hz的输出线电压波形和相电流波形。从仿真结果可以看出，对于阻感负载而言，采用SPWM调制后输出的线电压uAB波形为脉宽调制波；输出的相电流波形为正弦波，正弦度较好，而且均很快达到稳定状态。
4. 结论
本文通过分析交流励磁风力发电机系统的工作原理以及矩阵变换器的工作特性，提出基于矩阵变换器的风力发电励磁系统的设计。将矩阵变换器的虚拟整流法结合SPWM调制来进行系统的仿真设计。仿真结果表明矩阵变换器输出电流正弦度好，并且在一个周期后就能达到稳定，能保证电机的稳定运行，符合交流励磁风力发电机系统对于励磁系统的要求。
参考文献：
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1钟美燕，女，2009级电路与系统专业。
2刘 芳，女，博士，教授，硕士研究生导师。
3梅明伟，男，2009级电路与系统专业。
基于uC/OS-II的嵌入式网络存储系统设计
张小伟1
摘 要：本系统在嵌入式开发平台上，移植了源码开放的嵌入式实时操作系统内核uC/OS-II。虽然uC/OS的功能很不完整，比如缺少文件系统、设备管理、网络协议栈、图形用户接口，但它内核小巧且源码开放，本系统正是在uC/OS内核的基础上扩展它的功能，为其添加IDE硬盘驱动，网络协议，并基于fat文件系统精简改造出一个支持大容量存储器的文件系统，设计开发出一个基于嵌入式uC/OS-II的网络存储系统。
关键词：uC/OS-II；Lwip；网络存储
嵌入式微处理器（Microprocessor Unit，MPU）由通用计算机中的CPU演变而来。与通用计算机中的CPU不同的是，在嵌入式应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，除去其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。此外，为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面相对通过通用计算机中的CPU都做了各种增强。它结合了许多功能区块，将功能集中在一个芯片上，如ARM RISC、MIPS RISC、DSP或是其他的微处理器核心，加上通信的接口单元；如通用串行端口（USB）、TCP/IP通信单元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、蓝牙模块接口等等，这些单元以往都是依照各单元的功能做成一个个独立的处理芯片。
uC/OS是一个微型的嵌入式实时操作系统。它包括一个操作系统最基本的一些特性，如任务调度、任务通信、内存管理、中断管理等，而且它是一个代码完全开放的实时操作系统，简单明了的结构和严谨的代码风格，非常适合初涉嵌入式操作系统的人士学习，它可以让初学人士以最快的速度了解操作系统的概念、结构和模块工作原理，并由浅入深逐步推广到商用操作系统上。同时对于那些对操作系统感兴趣的爱好者来说，uC/OS系统浅显易懂，给我们提供了一个很好的研究标本。虽然uC/OS功能很不完整，比如缺少文件系统、设备管理、网络协议栈、图形用户接口，但正因为它的不完整，为DIY操作系统的研发提供了机会，目前很多发烧友都把研读、增补uC/OS功能作为个人的志向，低端实时操作系统和嵌入式应用异常活跃。
目前国内外对嵌入式系统的研究可以说如火如荼，嵌入式应用产品琳琅满目。随着时间的推移和技术的发展，数字化信息呈爆炸式增长。人们对数据信息的需求越来越大，存储容量的快速膨胀和灵活扩充要求大容量的存储设备和远近程数据方便快速的传输，而硬盘存储与网络协议（tcp/ip）的融合加上功耗较小的嵌入式系统的完美结合正好能满足这一需求。本研究有助于我们增强对操作系统、硬磁盘管理、嵌入式文件系统、网络协议等工作机制的深入理解和把握，对网络服务器、web和个人网站、数据库和文件服务器等需要海量存储和网络节点功能的系统解决方案的建立有重大意义。建立基于uC/OS-II的网络存储系统可以方便个人及公司企业对海量数据随时随地的大量传输。国内外也出现了这样的应用例子——网络硬盘盒，但其成本高、商业性强，不适合学习研究，本项目通过这个系统的开发来学习嵌入式软件与硬件，也可以应用到将来的产品研发中去。
1. 系统分析
研究目标有两个：嵌入式操作系统uC/OS-II内核功能的扩展和嵌入式系统中支持大容量硬盘文件系统的开发与设计。
本系统正以开源的嵌入式操作系统内核uC/OS-II为中心，以北京奥尔斯电子科技公司的嵌入式实验系统OURS-ARM9-2410EP为硬件平台，研究为uC/OS-II内核扩展内存管理，硬盘驱动程序，文件系统及网络协议的方法，开发可通过网络访问的基于嵌入式uC/OS-II的大容量网络存储系统。本系统硬件包括嵌入式ARM CPU，外围附加Flash存储器，SRAM内存，IDE硬盘接口及硬盘，USB接口，网络芯片，调试接口等模块。
软件包括系统引导程序，嵌入式实时内核uC/OS-II，硬盘文件系统，外设驱动，通用PC编译开发环境。
拟解决的主要问题：
（1）嵌入式操作系统引导程序和内核的移植在嵌入式开发中很关键，移植并扩展嵌入式操作系统内核uC/OS-II的功能，为其编写硬盘驱动程序和网络传输协议；
（2）商业化的嵌入式操作系统所固有的文件系统较成熟，其余衍生产品针对FLASH 存储器的嵌入式文件系统较多，技术也已成熟，但是能支持大容量硬盘的面向各类普通文件需求的嵌入式文件系统还处于研究阶段。
2. 嵌入式操作系统及其移植
uC/OS是一个微型的嵌入式实时操作系统，包括了一个操作系统最基本的一些特性，如任务调度、任务通信、内存管理、中断管理等，而且这是一个代码完全开放的实时操作系统，简单明了的结构和严谨的代码风格，非常适合初涉嵌入式操作系统的人士学习，它可以让初学人士以最快的速度来了解操作系统的概念、结构和模块工作原理，并由浅入深逐步推广到商用操作系统上。同时对于那些对操作系统感兴趣的爱好者来说，uC/OS系统浅显易懂，给我们提供了一个很好的研究标本。虽然uC/OS功能很不完整，比如缺少文件系统、设备管理、网络协议栈、图形用户接口，但正因为它的不完整，为DIY操作系统的研发提供了机会，目前很多发烧友都把研读、增补uC/OS功能作为个人的志向，使低端实时操作系统和嵌入式应用异常活跃。进行嵌入式系统的创新与开发也具有重大意义。
要做的工作：
uC/OS-II的移植及扩充
Nor/Nand Flash驱动的编写
DM9000网卡芯片驱动的编写
IDE接口驱动的编写
支持大容量存储的嵌入式文件系统的开发
轻量级TCP/IP协议栈LwIP的移植
a.uC/OS-II组成部分
uC/OS-II大致可以分成系统核心（包含任务调度）、任务管理、时间管理、多任务同步与通信、内存管理、CPU移植等部分。
（1）核心部分（OSCore.c）：uC/OS-II处理核心，包括初始化、启动、中断管理、时钟中断、任务调度及事件处理等用于系统基本维持的函数。
（2）任务管理（OSTask.c）：包含与任务操作密切相关的函数，包括任务建立、 删除、挂起及恢复等，uC/OS II以任务为基本单位进行调度。
