多電平六相同步電機(jī)變頻調(diào)速全數(shù)字控制技術(shù)研究.pdf

1、中壓變頻調(diào)速技術(shù)在大功率風(fēng)機(jī)和泵、大功率電力機(jī)車牽引、大型船舶的電力推進(jìn)系統(tǒng)以及軋鋼工業(yè)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。在這些場合，中壓變頻調(diào)速的應(yīng)用不僅可以節(jié)能，還可以顯著改善電機(jī)運(yùn)行性能。隨著新型電力電子器件向高電壓、大電流方向快速發(fā)展，多電平拓?fù)淠孀兤鞒蔀橹袎鹤冾l調(diào)速主電路的首選方案，而多相電機(jī)由于可以使相同容量電機(jī)在不增加相電壓的情況下大大減小相電流，同時(shí)提高系統(tǒng)的冗余性等諸多優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的關(guān)注。本文首先對用于中壓逆變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、

2、控制方法以及大功率器件等方面進(jìn)行綜述，在此基礎(chǔ)上，著重研究了NPC多電平的控制方法、六相同步電機(jī)的矢量控制技術(shù)、多電平六相調(diào)速裝置的系統(tǒng)集成問題等。論文主要包括以下內(nèi)容： 1.本文研究了多電平SVPWM及相關(guān)技術(shù)。提出將三電平SVPWM分解為兩個(gè)兩電平載波調(diào)制，并利用DSP內(nèi)部集成的兩電平載波調(diào)制單元實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究多電平SVPWM，指出了多電平SVPWM與載波調(diào)制的區(qū)別所在，并提出了基于三電平SVPWM波的多電平調(diào)制

3、方法，該方法使逆變器輸出電壓諧波含量少于載波調(diào)制，又避免了多電平SVPWM復(fù)雜的計(jì)算。在NPC三電平的中點(diǎn)平衡問題上，本文研究和分析了幾種適合三電平SVPWM的中點(diǎn)平衡方法，從SVPWM中點(diǎn)電位BANG-BANG控制的基礎(chǔ)上，提出了適合非固定開關(guān)周期PWM調(diào)制的三電平中點(diǎn)電位滯環(huán)控制技術(shù)，并在SHEPWM調(diào)制的三電平逆變器上進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 2.本文研究了六相同步電機(jī)氣隙磁通定向的矢量控制方法的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。在MATLAB元件

4、庫中三相同步電機(jī)模型的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展成六相同步電機(jī)的仿真模型，并進(jìn)行了六相同步電機(jī)矢量控制的仿真研究。建立了六相同步電機(jī)的電壓、電流混合模型磁鏈觀測方法，并針對電機(jī)參數(shù)隨環(huán)境因素漂移問題，提出根據(jù)同步電機(jī)定子電壓、電流自適應(yīng)調(diào)整電機(jī)參數(shù)的方法。本文著重研究了六相同步電機(jī)矢量控制的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，針對電流環(huán)受數(shù)字采樣和DSP計(jì)算延遲影響大的問題，設(shè)計(jì)了全階觀測器對電流采樣信號延遲進(jìn)行補(bǔ)償；針對速度環(huán)難以對負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)的問題，設(shè)計(jì)了負(fù)

5、載轉(zhuǎn)矩的前饋環(huán)節(jié)來進(jìn)行動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。 3.本文研究了多相多電平調(diào)速裝置的系統(tǒng)集成問題。對多相多電平逆變器主電路進(jìn)行模塊化研究，設(shè)計(jì)NPC多電平主電路的一相橋臂作為裝置的基本功率單元，通過這些基本單元可以選擇組成單相，三相和多相的中壓逆變裝置。著重對多相多電平調(diào)速裝置的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行分層研究，按照控制系統(tǒng)功能模塊將控制系統(tǒng)分為3層，包括硬件級管理、應(yīng)用級管理和系統(tǒng)級管理。根據(jù)各層速度響應(yīng)要求對層間通訊進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究了硬件級—應(yīng)用