back-to-back三电平永磁同步电机调速系统的研究与实现

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1、UDC：621.3密级：公开学校代码：10005中文图书分类号：TM46硕士专业学位论文PROFESSIONALMASTERDISSERTATION论文题目：Back-to-back三电平永磁同步电机调速系统的研究与实现论文作者：刘雨杰专业类别/领域：控制工程指导教师：綦慧论文提交日期:2017年5月UDC：621.3学校代码：10005中文图书分类号：TM46学号：S201402240密级：公开北京工业大学工程硕士学位论文（全日制）题目：Back-to-back三电平永磁同步电机调速系统的研究与实现英文题目：RESEARCHANDR

2、EALIZATIONOFBACK-TO-BACKTHREE-LEVELPMSMSPEEDREGULATINGSYSTEM论文作者：刘雨杰专业类别/领域：控制工程研究方向：电力电子与电气传动申请学位：工程硕士指导教师：綦慧副教授所在单位：信息学部答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我

3、一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：刘雨杰日期：2017年5月22日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：刘雨杰日期：2017年5月22日导师签名：綦慧日期：2017年5月22日摘要摘要电能方便清洁、高效灵活，是能源消耗的主要方式。目前在能源紧张的局势下，电能的高效利用变得愈加重要。

4、因此如何保证电能满足负载需要，实现高效的功率变换就逐渐成为国内外学者所关注的热点问题之一。随着功率变换技术和器件工艺水平的不断提高，PWM变换器在电能变换领域得到了广泛应用，如电网输配电、电机调速系统等。本课题以永磁同步电机四象限调速控制应用为研究对象，对背对背（back-to-back）三电平功率变换控制系统展开研究。文中针对系统的控制需求，设计了系统不同工况下的控制策略，搭建了调速系统实验平台，完成了相关的理论仿真和系统实验。此外针对三电平PWM控制中的中点不平衡问题，本文设计了中点平衡控制策略，并应用于系统实现。文中，首先在对b

5、ack-to-back三电平永磁同步电机调速系统总体拓扑结构分析的基础上，对系统不同工况下的功率变换器数学模型和电机数学模型分别进行建模研究。然后根据电网电压定向矢量控制思想和永磁同步电机矢量控制思想，分别设计实现了系统正向运行控制策略和反向运行控制策略。并且，在对三电平SVPWM控制方法及主电路中点不平衡产生机理进行研究分析的基础上，考虑小矢量对中点电流作用效果的差异性，设计了中点平衡控制策略。其次，本文在MATLAB/Simulink软件平台上搭建了系统仿真模型，并完成了一系列的仿真实验。仿真结果充分验证了系统控制策略的正确性和可

6、行性。再次，在理论分析和仿真验证的基础上，本文对系统的硬件电路设计过程、主要器件选型以及控制软件流程进行了详细阐述。最后，结合三电平变频调速系统拓扑结构，本文搭建了永磁同步电机调速系统实验平台，并分别完成了系统正、反向运行实验，取得了大量的实验结果。各项实验数据的分析结论表明该控制系统具有较好的动态和稳态性能,从而充分证明了该控制系统策略研究、硬件电路设计和控制软件实现的有效性和可实现性。关键词：back-to-back；三电平变换器；中点平衡IAbstractAbstractElectricity,isthemainwayofene

7、rgyconsumptionbecauseofitsconvenient,cleanandefficient.Atpresent,undertheenergytensesituation,theefficientutilizationofelectricenergyhasbecomemuchmoreimportant.Therefore,ithasbeenbecomingoneofthehotissuesofdomesticandforeignscholarshowtoensuretheenergytomeettheloadneeds

8、andrealizetheefficientpowertransformation.Withthecontinuousimprovementofpowerconversiontechnologyanddevicetech