基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限控制研究
发布时间：2022-10-29 13:56
感应电机作为生产生活中机械能与电能之间的桥梁,经常处于反复连续工作状态,特别是当电机处于制动状态时,电机产生能量。当前端整流采用全控型功率电子器件诸如绝缘栅双极性晶体管（IGBT）组成双PWM变换器,这样当感应电机处于制动状态时产生的能量就能够回馈给电网,节约能源。但是,目前双PWM变换器功率电子器件由于使用数量多,一方面增加了感应电机控制系统的成本,另一方面还会增加电力电子器件的开关损耗。因此,本文采用晶闸管取代部分绝缘栅双极性晶体管（IGBT）,提出了一种基于晶闸管及IGBT混合的双PWM变换拓扑结构,相比于传统的双PWM变换拓扑结构,不仅能够将感应电机制动状态下产生的能量回馈给电网,而且降低了感应电机驱动系统的成本,有利于减少器件开关损耗。对此,本文以数学模型为基础,围绕晶闸管及IGBT的双PWM变换脉宽调制技术、基于晶闸管及IGBT混合的整流器控制策略、基于晶闸管及IGBT混合的感应电机控制策略以及感应电机四象限运行协调控制等关键技术进行了分析和研究首先,详细分析由晶闸管及IGBT混合而成的感应电机四象限运行的工作原理,建立前端整流部分和感应电机电机在三种不同坐标系下的数学模型...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 感应电机四象限运行系统国内外研究现状
1.2.1 感应电机四象限运行交直交拓扑结构研究现状
1.2.2 感应电机四象限运行控制策略研究现状
1.3 感应电机四象限驱动系统目前存在的问题
1.4 本文的主要研究内容
第2章 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行工作原理
2.1 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机驱动系统拓扑结构
2.2 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机驱动系统工作原理
2.3 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机驱动系统数学模型
2.3.1 基于晶闸管及IGBT混合的整流器数学模型
2.3.2 感应电机数学模型
2.4 本章小结
第3章 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行调制技术研究
3.1 整流器能量传输分析
3.2 开关时序
3.3 基于SPWM算法的IGBT驱动信号分析
3.3.1 SPWM基本理论
3.3.2 系统的开关状态及作用时间
3.4 本章小结
第4章 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行仿真研究
4.1 基于晶闸管及IGBT混合的整流器控制系统设计
4.1.1 双闭环控制基本原理
4.1.2 电流内环调节器设计
4.1.3 电压外环调节器设计
4.1.4 主电路参数的设计
4.2 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机控制系统设计
4.2.1 转子磁场定向矢量控制基本原理
4.2.2 转子磁链观测器
4.3 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行协调控制
4.3.1 负载电流前馈控制基本原理
4.3.2 负载电流前馈控制小信号分析
4.4 仿真分析
4.4.1 基于晶闸管及IGBT混合的整流器仿真分析
4.4.2 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机驱动仿真分析
4.4.3 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机运行协调控制仿真分析
4.5 本章小结
第5章 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行实验研究
5.1 实验平台
5.2 实验结果分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]无电解电容和电感PMSM驱动系统控制研究[J]. 范莉,徐晴. 电气传动. 2019(11)
[2]基于三相四开关AC-DC变换器直流侧电容电压平衡的FCS-MPC策略（英文）[J]. 马伟杰,张宝歌. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2019(02)
[3]现代电机控制技术的发展现状与展望[J]. 陈文广,孙昕. 数码世界. 2018(12)
[4]变频器应用现状及发展趋势[J]. 肖海乐,顾月刚. 电子技术与软件工程. 2018(20)
[5]关于矩阵式变换器现状和发展的思考[J]. 李文艳,何小辉. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2018(03)
[6]三相PWM整流器交流侧电感的设计[J]. 钱坤,高格,盛志才. 电力电子技术. 2017(05)
[7]基于脉振高频电流注入法的SPMSM初始位置检测方法[J]. 陈建松,柏文杰,周融,刘丽东,刘兵,魏佳丹. 电气工程学报. 2017(04)
[8]基于负载电流前馈补偿的网侧变流器控制[J]. 梁世林,马立修,赵永,马一鸣. 山东理工大学学报(自然科学版). 2017(03)
[9]异步电机全阶磁链观测器反馈矩阵设计[J]. 邓歆,张广明,王德明,梅磊,欧阳慧珉. 电机与控制学报. 2015(12)
[10]新型多电平转换器拓扑结构及应用综述[J]. 冯娟,万星,李自鹏. 电气时代. 2015(01)
博士论文
[1]双PWM变换器协调控制研究[D]. 李光叶.天津大学 2011
硕士论文
[1]基于双闭环控制的三相电压型PWM整流器的设计与研究[D]. 尹志贵.哈尔滨工业大学 2018
本文编号：3697807
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 感应电机四象限运行系统国内外研究现状
1.2.1 感应电机四象限运行交直交拓扑结构研究现状
1.2.2 感应电机四象限运行控制策略研究现状
1.3 感应电机四象限驱动系统目前存在的问题
1.4 本文的主要研究内容
第2章 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行工作原理
2.1 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机驱动系统拓扑结构
2.2 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机驱动系统工作原理
2.3 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机驱动系统数学模型
2.3.1 基于晶闸管及IGBT混合的整流器数学模型
2.3.2 感应电机数学模型
2.4 本章小结
第3章 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行调制技术研究
3.1 整流器能量传输分析
3.2 开关时序
3.3 基于SPWM算法的IGBT驱动信号分析
3.3.1 SPWM基本理论
3.3.2 系统的开关状态及作用时间
3.4 本章小结
第4章 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行仿真研究
4.1 基于晶闸管及IGBT混合的整流器控制系统设计
4.1.1 双闭环控制基本原理
4.1.2 电流内环调节器设计
4.1.3 电压外环调节器设计
4.1.4 主电路参数的设计
4.2 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机控制系统设计
4.2.1 转子磁场定向矢量控制基本原理
4.2.2 转子磁链观测器
4.3 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行协调控制
4.3.1 负载电流前馈控制基本原理
4.3.2 负载电流前馈控制小信号分析
4.4 仿真分析
4.4.1 基于晶闸管及IGBT混合的整流器仿真分析
4.4.2 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机驱动仿真分析
4.4.3 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机运行协调控制仿真分析
4.5 本章小结
第5章 基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行实验研究
5.1 实验平台
5.2 实验结果分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]无电解电容和电感PMSM驱动系统控制研究[J]. 范莉,徐晴. 电气传动. 2019(11)
[2]基于三相四开关AC-DC变换器直流侧电容电压平衡的FCS-MPC策略（英文）[J]. 马伟杰,张宝歌. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2019(02)
[3]现代电机控制技术的发展现状与展望[J]. 陈文广,孙昕. 数码世界. 2018(12)
[4]变频器应用现状及发展趋势[J]. 肖海乐,顾月刚. 电子技术与软件工程. 2018(20)
[5]关于矩阵式变换器现状和发展的思考[J]. 李文艳,何小辉. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2018(03)
[6]三相PWM整流器交流侧电感的设计[J]. 钱坤,高格,盛志才. 电力电子技术. 2017(05)
[7]基于脉振高频电流注入法的SPMSM初始位置检测方法[J]. 陈建松,柏文杰,周融,刘丽东,刘兵,魏佳丹. 电气工程学报. 2017(04)
[8]基于负载电流前馈补偿的网侧变流器控制[J]. 梁世林,马立修,赵永,马一鸣. 山东理工大学学报(自然科学版). 2017(03)
[9]异步电机全阶磁链观测器反馈矩阵设计[J]. 邓歆,张广明,王德明,梅磊,欧阳慧珉. 电机与控制学报. 2015(12)
[10]新型多电平转换器拓扑结构及应用综述[J]. 冯娟,万星,李自鹏. 电气时代. 2015(01)
博士论文
[1]双PWM变换器协调控制研究[D]. 李光叶.天津大学 2011
硕士论文
[1]基于双闭环控制的三相电压型PWM整流器的设计与研究[D]. 尹志贵.哈尔滨工业大学 2018
本文编号：3697807
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