高速电动机用低谐波输出变频技术研究

发布时间：2020-10-12 21:22

　　 高速电动机的研究目前正成为国际电工领域的研究热点。高速电动机可直接驱动高速负载,避免中间机械传动装置造成的损失,提高整个系统的运行效率。由于其高转速,每分钟的转速可达到数万转甚至数十万转,同时高速电动机功率密度大,几何形状比相同输出功率水平的中速和低速电机小得多,因此可以有效地节省材料,降低成本。而高速电动机一般由变频器供电,供电系统谐波较大,致使电机温升较高,同时高速电动机电流的谐波较大,对电机损害较大,故而高速电动机谐波抑制成为现在研究热点。本文主要以五电平变频器为核心,辅助滤波电路,搭建高速电动机谐波抑制控制系统,最终实现高速电动机谐波抑制,从而使高速电动机定子电流更接近正弦。首先,分析高速电动机的特点,并建立数学模型;研究ANPC五电平逆变器的拓扑结构;分析拓扑结构特征和与其输出五个电平对应的八个开关状态关系;本质上分析中点电位波动;搭建基于滤波电路的高速电动机控制系统,进行高速电动机幅频特性分析以及参数计算。其次,对ANPC五电平逆变器SVPWM技术进行深入研究。根据ANPC五电平逆变器的特点及其空间矢量模型,研究一种基于线电压坐标系的SVPWM控制算法,简化基本矢量对应动作时间的求解过程,优化基本矢量的计算方法;分析五电平逆变器在512个开关组合模式下所形成的10种电容充放电回路,并且依据不同回路的特性建立空间电压矢量表,通过查表,可以看到125个空间电压矢量对中点电位的影响。在此基础上,提出一种基于SVPWM技术的中点电位平衡控制策略,并在不同调制度下通过仿真验证该策略的有效性。最后,进行高速电动机变频器谐波抑制控制系统仿真建模,对未加滤波器时高速电动机定子电流和加滤波器时高速电动机定子电流对比分析,证明滤波电路的可行性,同时在不同调制度下进行中点电位控制,证明提出的控制方法的有效性,最后在不同调制度下根据高速电动机定子电流畸变率验证高速电动机变频器低谐波控制系统,证明高速电动机低谐波控制系统的准确性。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM355
【部分图文】：

图 3.7 线电压坐标系下七类三角形Fig. 3.7 Seven types of triangles in the line-voltage coordinate system表 3.11 电平编号与开关组合Tab. 3.11 Combination of level number and switch电平编号 开关组合121 V1V3V1121 V1V3V2121 V2V3V1121 V2V3V2121 V1V4V1121 V2V4V1121 V1V4V2121 V2V4V2 L 为矢量序列的编号，其由 1 开始编排，依次递增，根据空间电压矢方法可得出图 3.8，根据上节各个矢量对中点电位的影响，则可列出矢电位特性。如表 3.12。010121232110221332

第4章 高速电动机变频器低谐波控制系统仿真4.1 高速电动机变频器低谐波控制系统仿真模型为了验证上述控制方法是否成立，根据上文得出的原理公式，搭建了高变频器低谐波控制系统，仿真如下图 4.1 所示。高速电动机其参数如下：NP =17kW；额定电压NU =380V；额定转速Nn =12000r/ min；额定频率Nf =2对数1P ；额定电流N18.7AI ；定子电阻N18.7AI ；直轴电感d=2.95mL电感qL =2.95mH。高速电动机变频器低谐波控制系统仿真模型主要由交-直-交五电平变频模型，二阶滤波电路模型，V/F 控制模型，SVPWM 控制模型组成[43-46]。沈阳工业大学硕士学位论文

通过上述函数可得出三相调制信号，之后接五电平 SVPWM 控制策略，得出一系列脉冲信号，由不同开关管的通断形成幅值和频率可调的三相电压，如图 4.2。图 4.2 转速开环控制方式Fig. 4.2 Speed open-loop control mode
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本文编号：2838297