三電平逆變器供電的感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、與兩電平逆變器相比，多電平逆變器具有輸出電壓更加接近正弦波、諧波含量少和輸出電壓跳變小等特點(diǎn)，非常適合于高壓大容量交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。然而，作為一種新型電能變換技術(shù)，基于多電平逆變器供電的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的高性能調(diào)速控制在理論和實(shí)踐中依然存在著大量值得研究和探討的問(wèn)題。
　　 三電平逆變器作為多電平逆變器的典型代表，具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、所用器件相對(duì)較少，可靠性高等特點(diǎn)。因此對(duì)以三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)成的高性能交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行深入研

2、究具有實(shí)際意義。本文以二極管箝位式三電平逆變器帶電機(jī)負(fù)載為對(duì)象，對(duì)多電平逆變器的建模、PWM控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)進(jìn)行了全面的理論分析，并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究。
　　 論文首先分析了多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，討論了交流調(diào)速的發(fā)展和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的特點(diǎn)，指出本文選題的目的和意義。詳細(xì)論述了二極管箝位型三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理，在α、β靜止坐標(biāo)系下，建立了三電平逆變器供電的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為負(fù)載的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型，在

3、此基礎(chǔ)上建立了仿真系統(tǒng)，為全面分析三電平逆變器供電的、采用各種控制策略的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
　　 詳細(xì)分析了三電平逆變器的脈寬調(diào)制模式的工作原理，包括載波形式的PWM控制技術(shù)和空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，重點(diǎn)分析了空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。討論了空間電壓矢量調(diào)制模式下的中點(diǎn)電壓波動(dòng)的原因，建立了平均中點(diǎn)電流模型，為中點(diǎn)電壓平衡控制提供了理論依據(jù)。對(duì)于上述各種PWM方法，均建立了仿真模型，仿真結(jié)果驗(yàn)證了其理論分析的正確性和方

4、法的有效性。
　　 深入分析了三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，探討了一種改進(jìn)型的基于電機(jī)數(shù)學(xué)模型直接推導(dǎo)的定子磁鏈估算方法。討論了三電平逆變器直接轉(zhuǎn)矩控制中的主要問(wèn)題及其矢量選擇方案。詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)的三電平基于滯環(huán)調(diào)節(jié)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方案，有單一矢量法和固定矢量合成法，但兩者轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大。為此，分析了基于數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)矩和磁鏈的預(yù)測(cè)控制，提出一種基于預(yù)測(cè)控制的快速空間矢量調(diào)制方式的三電平直接轉(zhuǎn)矩控制方法，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減少，且有

5、利于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。
　　 多電平電壓型逆變器空間電壓矢量多，采用傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制，矢量選擇比較復(fù)雜，且所選擇的電壓矢量作用時(shí)間通常為一個(gè)采樣周期，因而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相對(duì)較大。為此，提出了一種三電平模糊直接轉(zhuǎn)矩控制策略，引入模糊邏輯后，將轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)誤差級(jí)別的大小選擇需要的電壓矢量。該方法既有效地抑制了磁鏈和轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，又很好地保留和繼承了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
　　 以TMS320F2812 DSP為