電力牽引領(lǐng)域中直接轉(zhuǎn)矩控制理論分析與技術(shù)研究.pdf

1、本文研究的主要內(nèi)容是交流異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)。論文首先在異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)，分析了它如何能夠?qū)涣麟姍C(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈進(jìn)行有效的控制，并分析了選擇電壓型逆變器空間電壓矢量的方法。論文對(duì)經(jīng)典直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的性能進(jìn)行了仿真分析，指出了該技術(shù)的特點(diǎn)。并對(duì)不同控制周期、不同空間電壓矢量的選擇方法對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)控制性能的影響進(jìn)行了分析。然后文章對(duì)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)

2、進(jìn)行了研究，并對(duì)轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器的限幅問(wèn)題給出了一點(diǎn)建議。論文提出了一種通過(guò)對(duì)定子磁鏈幅值進(jìn)行優(yōu)化控制以提高交流電機(jī)運(yùn)行效率的方法，給出了詳細(xì)的推導(dǎo)過(guò)程。研究結(jié)果表明新方法在提高電機(jī)效率的同時(shí)，還能夠在一定程度上減小電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。鑒于經(jīng)典直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)中存在較大的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，論文對(duì)轉(zhuǎn)矩的變化量進(jìn)行詳細(xì)的推導(dǎo)。分析得到了與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)密切相關(guān)的一些因素，其中有電機(jī)本身的因素，有數(shù)字控制器的部分因素，另外還受到交流電機(jī)具體運(yùn)行工況

3、的影響。在此基礎(chǔ)上，深入研究了4種能夠減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的方案：一種是基于空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)對(duì)電壓型逆變器固有的電壓空間矢量進(jìn)行擴(kuò)充的方案；一種是在對(duì)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大調(diào)整、并引入脈寬調(diào)制單元的方案；一種是已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用的間接定子參量控制方案；還提出了一種新穎的可以對(duì)電壓空間矢量作用的占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)的方案。新方案不僅保留了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的簡(jiǎn)單控制結(jié)構(gòu)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能也基本沒(méi)有改變，同時(shí)還能夠在較大程度上減小

4、電機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。考慮到二極管箝位型三電平逆變器日益得到廣泛的應(yīng)用，特別是高壓大功率的電力牽引領(lǐng)域，所以本文對(duì)基于三電平電壓型逆變器的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)進(jìn)行了分析與探討。在分析出將該技術(shù)應(yīng)用于三電平逆變器時(shí)的兩個(gè)難題后，針對(duì)兩種可行方案進(jìn)行了研究。一種是基于單個(gè)電壓空間矢量的預(yù)處理方案，該方案在處理兩個(gè)難題時(shí)較為麻煩；而另一種方法則是基于綜合電壓空間矢量的方法，它較容易同時(shí)解決三電平逆變器的兩個(gè)難題，并且控制效果相當(dāng)理想，是一