小容量母线电容的变频调速系统

发布时间：2017-09-23 21:34

  本文关键词：小容量母线电容的变频调速系统

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【摘要】：传统的变频空调功率因数低,输入电流畸变严重,对电网造成了较为严重的谐波污染。同时直流母线侧的电解电容则增加了空调的成本和体积,难以满足变频器小型化、轻量化的发展需求。本文以空调压缩机变频调速系统的开发为背景,对PWM整流型小容量母线电容的变频调速系统展开了深入的研究,改善了系统整流侧和逆变侧的控制性能。在保证PWM整流型变频调速系统输入功率因数可控的基础上,分析了系统对母线电容容量的需求,给出了电容的选型依据,证明了电容容量与输入阻抗、母线电压稳态值和功率的关系。对系统降电容的可行性进行了论证并采用了基于功率前馈的降电容控制策略,实现了小电容系统的可靠运行。针对传统降电容控制策略中存在的降电容能力不足的问题并结合系统直流母线电容的选型依据,本文提出了一种基于虚拟阻抗的新型降电容控制策略,通过对前馈功率进行滤波并在整流侧dq0轴系下增加虚拟阻抗环节进一步降低了系统对电容容量的需求。MATLAB/Simulink的仿真结果表明所提出的新型降电容控制策略较传统降电容策略而言,母线电压纹波更小、稳定性范围更宽,实现了更小电容条件下的系统的稳定运行并保证了输入侧的高功率因数和低电流谐波含量。为了满足小容量母线电容变频调速系统的稳定运行,本文研究了滑模变结构的基本原理并设计了基于滑模观测器的无速度传感器控制策略。通过在该策略中增加定子电阻辨识环节以降低压缩机运行过程中定子电阻变化对转速观测效果的影响。仿真结果表明所设计的无速度传感器控制方法具有较好的鲁棒性。最后,本文搭建了小容量母线电容变频调速系统的实验平台,对所提出的降电容控制策略进行了初步实验验证和仿真分析。在该平台上对所设计的无速度传感器策略进行了实验验证。实验结果表明所设计的控制策略确保了小容量母线电容变频调速系统的稳定运行。
【关键词】：三相PWM整流 变频调速系统 降电容控制策略 虚拟阻抗 滑模观测
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB657.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8
• 1.2 变频调速系统的整流技术8-10
• 1.3 降电容技术的研究现状分析10-13
• 1.3.1 系统降电容的意义10
• 1.3.2 降电容技术的研究现状10-13
• 1.4 PMSM无速度传感器控制综述13-14
• 1.5 本文主要研究内容14-15
• 第2章 小容量母线电容系统分析15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 PWM整流型变频调速系统15-20
• 2.2.1 系统结构和数学模型15-17
• 2.2.2 双闭环控制策略17-20
• 2.3 系统降电容可行性分析20-21
• 2.4 基于功率前馈的降电容控制策略21-24
• 2.4.1 功率前馈的降电容机理21-22
• 2.4.2 仿真分析22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 新型降电容控制策略25-36
• 3.1 引言25
• 3.2 传统降电容控制策略的缺陷25-26
• 3.3 前馈功率滤波环节26-29
• 3.4 基于虚拟阻抗的降电容控制策略29-33
• 3.4.1 输入阻抗对系统的影响29-30
• 3.4.2 虚拟阻抗的基本原理30-32
• 3.4.3 基于虚拟阻抗的降电容控制策略32-33
• 3.5 新型降电容控制策略性能33-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第4章 小电容PMSM系统无速度传感器控制36-46
• 4.1 引言36
• 4.2 PMSM数学模型和矢量控制36-39
• 4.2.1 PMSM数学模型36-37
• 4.2.2 PMSM磁场定向控制策略37-39
• 4.3 滑模观测器的设计39-41
• 4.3.1 滑模变结构基本原理39-40
• 4.3.2 滑模切换函数40-41
• 4.4 基于滑模观测的无速度传感器控制策略41-45
• 4.4.1 变增益滑模观测器41-42
• 4.4.2 定子电阻辨识42
• 4.4.3 无速度传感器控制策略仿真分析42-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第5章 小电容PMSM变频调速系统的实现46-58
• 5.1 引言46
• 5.2 系统硬件电路设计46-50
• 5.2.1 主电路的设计46-48
• 5.2.2 采样电路设计48-50
• 5.2.3 保护电路的设计50
• 5.3 系统软件设计50-51
• 5.3.1 主程序设计50-51
• 5.3.2 中断程序的设计51
• 5.4 实验和仿真结果51-57
• 5.4.1 初步实验验证51-54
• 5.4.2 负载扰动和电网扰动仿真分析54-55
• 5.4.3 基于滑模观测器的无速度传感器实验55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 林平,胡长生,李明峰,张仲超;基于模型参考自适应系统算法的速度估算核的研制[J];中国电机工程学报;2004年01期

2 贾洪平;贺益康;;基于高频注入法的永磁同步电动机转子初始位置检测研究[J];中国电机工程学报;2007年15期

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李浩;变频空调的PMSM无位置传感器调速系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

2 梅国权;永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计[D];南京理工大学;2013年

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本文编号：907598