异步电动机三电平逆变器直接转矩控制的研究
本文关键词：异步电动机三电平逆变器直接转矩控制的研究
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【摘要】：应用多电平技术的中高压大容量交流传动技术是目前电力传动研究的热点之一。二极管钳位型三电平逆变器由于具有对器件耐压要求低,输出谐波含量小,控制性能好等优点成为目前应用最广泛的多电平拓扑之一。本文以异步电动机为负载,构建了两电平逆变器的直接转矩控制系统和基于二极管钳位型三电平逆变器的直接转矩控制系统,进行了仿真验证和对比分析,并完成了部分实验。本文通过对电机数学模型的分析,在基于定子磁链定向的直接转矩控制的ISR方法基础上,通过将矢量分解的思想引入到直接转矩控制系统中,仍采用磁链和转矩双闭环控制,可以在??坐标下通过简单数学运算直接求得所需要的电压空间矢量,避开了复杂的三角函数运算,简化了系统控制器,减少了处理器实时运算时的时间。本文将这种方法称为简化的直接转矩控制ISR方法。本文详细分析了三电平逆变器工作原理以及造成中点电位不平衡的机理,介绍了通过选择和舍去小矢量,在非正交g-h坐标下的空间矢量脉宽调制(SVPWM),求取开关状态的作用时间的方法。在简化的直接转矩控制ISR方法、三电平逆变器中点电位控制和g-h坐标下SVPWM调制策略的基础上,本文给出了以异步电动机为负载的三电平逆变器直接转矩控制系统控制方案。本文通过Matlab/Simulink搭建两电平逆变器直接转矩控制系统和三电平逆变器直接转矩控制系统,验证了该方案可以有效减少磁链和转矩脉动,简化系统控制器。本文最后给出了三电平逆变器直接转矩控制系统的硬件实现方案,完成了部分实验。
【关键词】：三电平 g-h坐标系 SVPWM 直接转矩控制 ISR
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM343;TM464
【目录】：
- 中文摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 第一章 绪论9-14
- 1.1 课题研究背景和意义9-10
- 1.2 多电平逆变器综述10
- 1.3 交流调速技术综述10-12
- 1.3.1 交流调速技术的发展10-11
- 1.3.2 基于二极管钳位型三电平直接转矩控制的发展11-12
- 1.4 本文研究的主要内容12-14
- 第二章 异步电动机的数学模型和直接转矩控制的ISR简化方法14-27
- 2.1 引言14
- 2.2 异步电机数学模型14-18
- 2.2.1 坐标变换与变换公式14-16
- 2.2.2 异步电机的数学模型建立16-18
- 2.3 直接转矩控制的工作原理18-23
- 2.3.1 传统直接转矩概述18-19
- 2.3.2 磁链和转矩双闭环直接转矩控制的ISR方法19-23
- 2.4 磁链和转矩双闭环直接转矩控制的ISR简化方法23-26
- 2.5 本章小结26-27
- 第三章 三电平逆变器及其控制策略27-46
- 3.1 引言27
- 3.2 NPC型三电平逆变器工作原理与数学模型建立27-32
- 3.2.1 NPC型三电平逆变器工作原理27-29
- 3.2.2 NPC型三电平逆变器数学模型29-32
- 3.3 一种三电平逆变器中点电位控制方法32-41
- 3.3.1 电压矢量对中点电位的影响32-34
- 3.3.2 中点电位平衡控制法34-41
- 3.4 非正交60°坐标系下三电平逆变器空间电压矢量调制方法41-45
- 3.4.1 坐标变换与g-h坐标建立41-42
- 3.4.2 基于60°坐标系三电平空间矢量调制方法42-45
- 3.5 本章小结45-46
- 第四章 三电平逆变器直接转矩控制系统及仿真分析46-65
- 4.1 引言46
- 4.2 三电平直接转矩控制系统组成46-47
- 4.3 三电平调速系统中各模块实现47-51
- 4.3.1 定子磁通与电磁转矩观测47-48
- 4.3.2 定子磁通与负载转矩参考值设定48-49
- 4.3.3 PI参数的选取49-50
- 4.3.4 参考矢量获取模块与60°坐标下的SVPWM调制模块50-51
- 4.4 三电平逆变器空间矢量调制算法仿真51-64
- 4.4.1 仿真模型各子模块的设计51-56
- 4.4.2 仿真模型整体及仿真参数设置56
- 4.4.3 仿真结果分析56-64
- 4.5 本章小结64-65
- 第五章 调速系统硬件实现65-74
- 5.1 硬件系统组成65-71
- 5.1.1 TMS320F2812简介65-66
- 5.1.2 三电平逆变器主电路参数选择66-68
- 5.1.3 驱动电路及保护68-71
- 5.2 控制系统软件设计71-73
- 5.2.1 DSP资源分配71
- 5.2.2 系统软件框图71-73
- 5.3 实验系统整体73
- 5.4 本章小结73-74
- 第六章 总结与展望74-76
- 6.1 总结74
- 6.2 展望74-76
- 参考 文献76-80
- 致谢80-81
- 攻读学位期间发表的学术论文81-82
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