三状态Markov链在随机SVPWM技术中的研究

发布时间：2017-09-28 14:24

  本文关键词：三状态Markov链在随机SVPWM技术中的研究

  更多相关文章： Markov链 随机SVPWM技术 交直交变频调速系统 高次谐波

【摘要】：随着自动控制理论技术、电力电子技术、计算机应用技术等相关领域的飞速发展,矢量控制理论为交直交变频调速系统的研究和发展奠定了重要的理论基础,使交直交变频调速系统成为热门研究课题。基于空间电压矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)技术控制的交直交变频调速系统具有直流电压利用率高,开关损耗小,低次谐波含量低、输出转矩脉动量较低,调速性能高等诸多优点,从而使SVPWM调制技术在变频调速系统转换器中起着无可替代的作用。由于传统SVPWM调制技术是以固定的方式控制调速系统中开关元器件的导通与关断,从而使系统在开关频率的整数倍处产生了大量高次谐波成分,并在系统电路中引起了电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)和电动机机械振动等问题,最终导致系统高效控制性能被严重的影响。为解决这些问题,本文采用随机SVPWM技术,使得交直交变频调速系统产生的离散高次谐波成分优化为分布连续而均匀的谐波成分,并使其功率谱呈现连续的频谱特性,从而达到降低高频噪声、减少系统机械振动以及减小系统输出电流纹波的效果。本文通过随机脉冲宽度调制(Random Pulse Width Modulation,RPWM)技术和SVPWM调制技术的基本工作原理设计出常规随机开关频率SVPWM调制技术,将此调制技术应用到整体调速系统之中。但在此调制技术下的常规随机数生成过程中无法避免地会出现连续很多个随机数值小于或者大于数学期望均值。本文通过向常规随机调制技术中加入Markov链算法来优化系统生成的随机数,使得生成的随机数更加均匀地分布在数学期望均值的上下两侧。本文在交直交变频调速系统的基础上,借助MATLAB\SIMULINK软件实验仿真平台分别搭建了单随机SVPWM技术仿真模型、双随机SVPWM技术仿真模型、基于两状态Markov链的双随机SVPWM技术仿真模型以及基于三状态Markov链的双随机SVPWM技术仿真模型。通过对比分析各个仿真模型的仿真实验结果可知,基于三状态Markov链的双随机SVPWM技术能使系统中三相输出电流和输出电压的高次谐波成分幅值大幅降低,且使谐波频谱更加均匀和连续的分布在整个频带上,相对于其它模型而言其最大程度的消减了电路中的电磁干扰及系统中的高频噪声。
【关键词】：Markov链 随机SVPWM技术 交直交变频调速系统 高次谐波
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O211.62
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 交直交变频调速技术发展历史和现状9-10
• 1.2 脉冲宽度调制（PWM）技术的原理10-16
• 1.2.1 脉冲宽度调制（PWM）技术的发展历史10-11
• 1.2.2 脉冲宽度调制（PWM）技术的基本工作原理11-14
• 1.2.3 脉冲宽度调制（PWM）技术的调制性能指标14-16
• 1.3 本论文所要解决问题的提出16-17
• 1.4 本论文研究的目的与意义17-18
• 1.5 本论文主要内容的安排18-20
• 第二章 随机脉冲宽度调制（RPWM）技术20-27
• 2.1 随机数生成策略仿真模型与仿真结果20-21
• 2.2 随机脉冲宽度调制（RPWM）技术的基本原理及分类21-26
• 2.2.1 随机脉冲位置脉冲宽度调制（PWM）技术原理23
• 2.2.2 随机开关频率脉冲宽度调制（PWM）技术原理23-25
• 2.2.3 双随机脉冲宽度调制（PWM）技术原理25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 随机空间电压矢量脉冲宽度调制（SVPWM）技术27-38
• 3.1 空间电压矢量脉冲宽度调制（SVPWM）技术的基本工作原理27-29
• 3.2 空间电压矢量脉冲宽度调制（SVPWM）技术的算法实现29-36
• 3.2.1 判断空间矢量电压所在扇区的位置30-32
• 3.2.2 求出相邻的两个边界空间矢量电压作用时间Tx,Ty32-35
• 3.2.3 求出三相切换点A,B,C相应的开关时间T1cm，T2cm，T3cm35-36
• 3.3 随机SVPWM技术的仿真模型36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 基于马尔科夫（Markov）链技术的随机数生成策略设计38-45
• 4.1 马尔科夫（Markov）过程与马尔科夫（Markov）链38-40
• 4.2 两状态马尔科夫（Markov）链的随机开关频率仿真40-42
• 4.3 三状态马尔科夫（Markov）链的随机开关频率仿真42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 搭建交直交变频调速系统的仿真实验模型45-51
• 5.1 交直交变频调速系统的研究现状45
• 5.2 交直交变频调速系统的工作原理及结构组成45-49
• 5.2.1 整流部分的设计方案46-47
• 5.2.2 逆变部分的设计方案47-49
• 5.3 交直交变频调速系统模型搭建与仿真实验结果49-50
• 5.4 本章小结50-51
• 第六章 交直交变频调速系统仿真实验结果研究51-68
• 6.1 仿真软件MATLAB6.0 简介51-54
• 6.1.1 MATLAB6.0 中动态建模仿真软件SIMULINK4.0 的简介51-52
• 6.1.2 模块Powergui的频谱分析功能简介52-54
• 6.2 多种随机开关频率SVPWM技术仿真模型54-56
• 6.3 交直交变频调速系统仿真实验结果及比较分析56-66
• 6.3.1 常规固定开关频率SVPWM技术仿真结果及分析56-58
• 6.3.2 单随机开关频率SVPWM技术仿真结果及分析58-60
• 6.3.3 双随机开关频率SVPWM技术仿真结果及分析60-62
• 6.3.4 两状态Markov链的双随机SVPWM技术仿真结果及分析62-65
• 6.3.5 三状态Markov链的双随机SVPWM技术仿真结果及分析65-66
• 6.4 本章小结66-68
• 第七章 总结与展望68-71
• 7.1 全文总结与主要创新点68-69
• 7.2 下一步研究工作的展望69-71
• 参考文献71-74
• 附录74-75
• 发表论文和参加科研情况说明75-76
• 致谢76

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本文编号：936349