級(jí)聯(lián)多電平逆變器高性能控制方法及故障診斷的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器主要應(yīng)用于高壓大功率電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速場(chǎng)合。因其具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出諧波失真小、器件電壓應(yīng)力低、易于模塊化等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注，成為近年來(lái)高壓大功率交流傳動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文從級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合高壓大功率交流傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際需求，重點(diǎn)研究了級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器的控制技術(shù)、故障診斷方法和能量回饋控制策略。一方面在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)調(diào)制方式、優(yōu)化控制算法獲得更好的輸出性能，提出故

2、障診斷方法提高系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性;另一方面對(duì)目前的結(jié)構(gòu)和控制策略進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步拓展級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器的應(yīng)用場(chǎng)合。本文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)闡述了空間矢量調(diào)制技術(shù)的基本原理，分析了空間矢量調(diào)制技術(shù)在級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器應(yīng)用中的不足，研究了異步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù);在多電平載波移相調(diào)制技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種適合級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器的欠量錯(cuò)時(shí)疊加調(diào)制方法，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)多電平空間矢量控制中復(fù)雜的開關(guān)表計(jì)算，基

3、于該方法實(shí)現(xiàn)了大功率異步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制，減小了系統(tǒng)輸出電流脈動(dòng)和電磁噪聲。
　　(2)介紹了電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的常見(jiàn)異常情況，闡述了電網(wǎng)瞬時(shí)失電對(duì)級(jí)聯(lián)多電平H橋逆變器的影響;研究了現(xiàn)有高壓逆變器“飛車啟動(dòng)”速度辨識(shí)技術(shù);針對(duì)異常情況的不可預(yù)見(jiàn)性和不確定性，提出了一種雙閉環(huán)模糊邏輯自整定PID轉(zhuǎn)速追蹤方法，給出了具體的參數(shù)整定規(guī)則，提高了系統(tǒng)對(duì)參數(shù)變化的魯棒性，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能。
　　(3)闡述了現(xiàn)有高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)

4、的故障診斷方法，針對(duì)級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器載波移相調(diào)制方法特點(diǎn)，提出了一種低成本的單傳感器多電壓檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)功率單元簡(jiǎn)單快速的故障診斷;在逆變器輸出電壓頻率已知的前提下，提出了一種變N同步采樣半波外展FFT諧波計(jì)算方法，解決了常規(guī)FFT計(jì)算方法的頻譜泄漏問(wèn)題;用計(jì)算得到的諧波特征和單傳感器多電壓檢測(cè)結(jié)果訓(xùn)練改進(jìn)的自適應(yīng)共振神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立故障智能診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障功率單元中故障開關(guān)器件的定位。
　　(4)分析了傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變

5、器不能四象限運(yùn)行的不足，闡述了具有有源前端的級(jí)聯(lián)H橋多電平逆變器功率單元電路結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型;基于PWM整流器在兩相靜止坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合了瞬時(shí)功率理論及PWM整流器直接功率控制的特點(diǎn)，基于模糊邏輯，提出了一種新的PWM整流器模糊邏輯功率預(yù)測(cè)控制策略，解決了傳統(tǒng)PWM整流器直接功率控制策略中滯環(huán)比較器帶來(lái)的滯環(huán)寬度和控制精度的矛盾，所提策略具有較好的控制穩(wěn)定性和較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
　　本文對(duì)所提出的方法進(jìn)行了大量的理論分析及仿真