基于开绕组异步电机的双三电平逆变器调制策略研究

发布时间：2017-09-21 06:16

  本文关键词：基于开绕组异步电机的双三电平逆变器调制策略研究

  更多相关文章： 开绕组异步电机 多电平 中点电位平衡 共模电压 零序环流 过调制

【摘要】：多电平变换器具有输出电能质量高、功率器件电压应力低、开关损耗小等特点,在一定程度上克服了大功率开关器件耐压不足的问题。经过多年的发展,多电平变换器形成了几种成熟的拓扑结构,其中,以二极管钳位型(NPC)三电平变换器应用最为广泛。本文研究的双三电平逆变器调速系统基于两台NPC三电平逆变器构成,与传统五电平逆变器相比具有直流电压低、独立直流电源少、中点电位易控制等优点,在高压大功率工业场合具有应用前景。在三相静止坐标系下、两相静止坐标系下、两相旋转坐标系下分别重新建立了开绕组异步电机的数学模型,在MATLAB中巧妙地通过理想的线性变压器元件实现了电气流与信号流之间的联系,根据两相静止坐标系下的数学模型搭建了开绕组异步电机的仿真模型,并对该仿真模型进行了仿真测试。分析了双三电平逆变器的换流过程,得到其五种相电压输出状态及对应的开关状态,基于这五种逆变器输出状态,根据空间电压矢量的定义,绘出了双三电平逆变器的空间电压矢量图,为研究双三电平逆变器的调制算法奠定基础。针对双三电平逆变器调速系统所研究的参考矢量解耦策略和双逆变器半控策略,兼顾考虑了中点电位平衡控制、共模电压与零序电压抑制。首先,详细分析了两调制策略下中点电位平衡原理,发现参考矢量解耦策略在每个开关周期内可以实现中点电位自平衡,而双逆变器半控策略的中点电位自平衡最短时间为一个基波周期,因此参考矢量解耦策略下的中点电位波动范围明显小于双逆变器半控策略。然后,根据双逆变器调速系统中共模电压与零序电压定义,分析每台三电平逆变器的共模电压抑制情况,可得双逆变器半控策略下共模电压瞬时波动幅值更小,而参考矢量解耦策略在零序分量的抑制效果上更具有优势。最后,介绍了一种波形总谐波畸变率THD的计算方法,根据该方法绘出了两调制策略下输出相电压THD随调制度m、基波频率f1的变化曲线,对两种调制策略下逆变器输出谐波含量进行了对比。两种调制策略皆是以一种三电平简化快速算法为基础,因此首先研究了这种三电平调制算法的过调制方法,然后将其应用于两种调制策略。文中所提过调制方法新颖简单,只需相应调节给定的参考相电压幅值即可实现。搭建并调试基于双NPC三电平逆变器的开绕组异步电机控制平台,验证了两种调制策略及其过调制方法。仿真和实验结果验证了本文理论研究内容的正确性和有效性。
【关键词】：开绕组异步电机 多电平 中点电位平衡 共模电压 零序环流 过调制
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM343;TM464
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 1 绪论16-24
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 多电平变换器的发展17-22
• 1.3 双端级联式逆变器研究现状22-23
• 1.4 论文研究内容23-24
• 2 开绕组电机数学建模及双三电平拓扑分析24-44
• 2.1 开绕组异步电机数学模型24-27
• 2.2 开绕组异步电机在两相静止坐标系下的数学模型27-29
• 2.3 开绕组异步电机在两相旋转坐标系下的数学模型29-30
• 2.4 开绕组异步电机的仿真建模30-36
• 2.5 双三电平拓扑分析36-42
• 2.6 本章小结42-44
• 3 参考矢量解耦策略与双逆变器半控策略分析对比44-66
• 3.1 参考矢量解耦策略44-51
• 3.2 双逆变器半控策略51-52
• 3.3 中点电位控制对比52-58
• 3.4 共模电压和零序电压抑制的对比58-61
• 3.5 逆变器输出谐波含量的对比61-64
• 3.6 本章小结64-66
• 4 双三电平逆变器过调制研究66-78
• 4.1 双三电平逆变器的过调制66-68
• 4.2 三电平过调制策略68-70
• 4.3 两种调制策略的过调制研究70-77
• 4.4 本章小结77-78
• 5 双三电平逆变器实验研究78-89
• 5.1 实验平台简介78-79
• 5.2 系统实现79-83
• 5.3 实验结果与分析83-88
• 5.4 本章小结88-89
• 6 结论及展望89-91
• 参考文献91-97
• 作者简介97-99
• 学位论文数据集99

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王雪松;赵争鸣;袁立强;鲁挺;;应用于大容量变换器的IGBT并联技术[J];电工技术学报;2012年10期

2 吴迪;伍小杰;苏良成;戴鹏;;基于开绕组电机的双三电平逆变器容错控制方法[J];电力自动化设备;2014年04期

3 李继华;阮新波;王学华;;级联型多电平逆变器线电压谐波优化的SVPWM策略[J];电工技术学报;2014年06期

4 刘凤君;;三相三重叠加式逆变器[J];电源技术应用;2009年10期

5 林磊,邹云屏,钟和清,邹旭东,丁凯;二极管箝位型三电平逆变器控制系统研究[J];中国电机工程学报;2005年15期

6 宋文胜;冯晓云;;基于零序电压分量注入的单相三电平NPC整流器脉宽调制方法[J];中国电机工程学报;2011年36期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李贺龙;基于双逆变器的开放式绕组感应电机矢量控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

，

本文编号：892846