三電平逆變器異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的研究.pdf

1、基于多電平變換器的高壓大容量交流調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今電力電子與電力傳動(dòng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文對(duì)二極管箝位型三電平逆變器的空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了全面研究，并以異步電機(jī)為負(fù)載研究和探討了異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制及其無速度傳感器控制技術(shù)，建立起一套三電平逆變器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。 本文緒論部分針對(duì)國(guó)內(nèi)外高壓大容量多電平變換技術(shù)和交流傳動(dòng)控制技術(shù)作了簡(jiǎn)要綜述，著重分析了多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，討論了交流調(diào)速的發(fā)展和直接轉(zhuǎn)

2、矩控制技術(shù)的特點(diǎn)，指出本文選題的目的和意義。 論文詳細(xì)論述了三電平逆變器空間電壓矢量調(diào)制的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法，提出了首發(fā)矢量全部采用正小矢量或負(fù)小矢量的空間電壓矢量調(diào)制算法，這是一種八段對(duì)稱式SVPWM，實(shí)際上是一種單極性的脈寬調(diào)制方法?？紤]到對(duì)冗余矢量的不同處理方式，提出了一種準(zhǔn)雙極性SvPWM方法，通過對(duì)冗余矢量的不同處理，其調(diào)制方式更有利于抑制中點(diǎn)電壓的波動(dòng)。 深入分析了中點(diǎn)電壓波動(dòng)的原因，建立起平均中點(diǎn)電流模型，

3、為中點(diǎn)電壓平衡控制提供了理論基礎(chǔ)?；诳臻g矢量調(diào)制與三角載波調(diào)制兩類調(diào)制方法的本質(zhì)聯(lián)系和準(zhǔn)雙極性調(diào)制方法，提出了兩種中點(diǎn)電壓平衡控制的方法，該方法只需電容電壓和負(fù)載三相電流信息，控制算法簡(jiǎn)便易行，有利于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)。 分析了三電平逆變器在高調(diào)制深度下中點(diǎn)電壓平衡控制效果差的原因，提出了一種將中矢量由冗余小矢量合成的空間矢量調(diào)制方法。理論分析和仿真研究結(jié)果表明，這種基于矢量合成的空間矢量調(diào)制方法在一個(gè)采樣周期中對(duì)中點(diǎn)電流的平

4、均效果為零，對(duì)中點(diǎn)電壓不構(gòu)成影響，可以有效抑制中點(diǎn)電壓的波動(dòng)，尤其是在高調(diào)制深度下。 深入闡述了三電平逆變器直接轉(zhuǎn)矩控制的主要問題及虛擬合成矢量控制方法，詳細(xì)討論了三電平逆變器直接轉(zhuǎn)矩控制中的矢量選擇方案。在此基礎(chǔ)上，將基于PI調(diào)節(jié)思想的感應(yīng)電機(jī)DTC控制策略引入到三電平逆變器的控制中。這種基于PI調(diào)節(jié)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法具有便于中點(diǎn)電位控制、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低等優(yōu)點(diǎn)。 研究了基于異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型直接推導(dǎo)的定子磁鏈估算

5、方法，并對(duì)其估算性能進(jìn)行了深入分析。提出了以定子電流、定子磁鏈為狀態(tài)變量構(gòu)成異步電機(jī)全階狀態(tài)觀測(cè)器的方案，系統(tǒng)地給出了這種全階狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)方法。并根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性原理推導(dǎo)了基于自適應(yīng)全階觀測(cè)器的速度辨識(shí)算法，所提出的全階觀測(cè)器方案在準(zhǔn)確觀測(cè)電機(jī)磁鏈的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)高性能的無速度傳感器運(yùn)行。 以TMS320LF2407A DSP為控制核心，研制了一套三電平逆變器實(shí)驗(yàn)裝置。在此裝置上完成了三電平逆變器的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行