单元串联式高压变频器间接磁场定向矢量控制系统的研究

《单元串联式高压变频器间接磁场定向矢量控制系统的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、单元串联式高压变频器间接磁场定向矢量控制系统的研究授本文主要内容绪论单元串联高压变频器及其PWM调制方法高压变频器矢量控制方案设计高压变频器矢量控制系统仿真研究系统软硬件设计和实验结果结论1.绪论1.1课题研究意义电动机耗电量约占整个国民经济用电量的66%；使用高压变频器产品进行调速可实现大幅节能（约20%-30%）；国内企业产品控制方式基本为开环恒压频比控制，满足简单的风机、泵类负载，但在要求高性能调速的领域，国外矢量控制高压变频器产品占据市场；矢量控制可实现交流电机解耦控制，控制性能可媲美直流调速系统；研发矢量控制高压

2、变频器具有很好的研究价值和非常现实的意义，国内高压变频器企业也在积极开发此产品；1.绪论1.2课题来源北京动力源科技股份有限公司合作项目无速度传感器矢量控制高压变频器的研制1.绪论1.3感应电机控制方案综述1.绪论1.4中（高）压大容量调速技术综述普通三相逆变器降压-通用变频-升压电路交交变频电路嵌位型多电平逆变器级联型多电平拓扑（最广泛的为单元串联型）本文主要内容绪论单元串联高压变频器及其PWM调制方法高压变频器矢量控制方案设计高压变频器矢量控制系统仿真研究系统软硬件设计和实验结果结论2.单元串联高压变频器及其PWM调制

3、方法2.1概述：主电路结构2.单元串联高压变频器及其PWM调制方法2.1单元串联高压变频器概述：——功率单元结构2.单元串联高压变频器及其PWM调制方法2.1概述：旁通控制1998年，罗宾康公司提出了中心点偏移式功率单元旁路的方法2.单元串联高压变频器及其PWM调制方法2.2飞车启动电机旋转启动时，当转速与给定频率不匹配时系统会过流或过压；常用方法：扫频。从最高频率向下扫频，当频率与转速匹配，电流很小，检测到后快速升压至压频曲线；本文设计的飞车启动方法，已在实际产品中应用。2.单元串联高压变频器及其PWM调制方法2.3基于

4、载波水平移相SPWM调制方法对于N单元串联逆变器，三角载波之间移相可获得最大的谐波消除，而且可以提高等效开关频率。2.单元串联高压变频器及其PWM调制方法2.3基于载波水平移相SPWM调制方法(续)右图为5单元串联的单极性调制方法仿真图；采用单极性调制的N单元串联结果相电压台阶数为：2N+1，右图为11台阶输出，THD=11.06%。目前高压变频器产品中均采用单极性载波移相SPWM调制。2.单元串联高压变频器及其PWM调制方法2.4叠加三次谐波以提高直流电压利用率为保证正弦波被充分调制，其幅值不应超过载波幅值。此时H逆变桥

5、输出电压直流电压利用率最大为1；叠加三次谐波以后，将正弦波变为马鞍形，可提高正弦基波幅值、提高输出电压基波，从而提高直流电压利用率。且三相三次谐波幅值相位相同相互抵消，不影响线电压的输出。2.单元串联高压变频器及其PWM调制方法2.4叠加三次谐波以提高直流电压利用率(续1)要最大限度提高直流电压利用率，需要在保证鞍形波最大值不超过三角载波幅值的条件下，使获得的基波幅值最大，这是条件极值问题；使用matlab求解此极值问题，得到当正弦基波幅值1.1547倍三角波幅值、三次谐波幅值为0.1925倍三角波幅值时，可以获得最大的直

6、流电压利用率。该结论已在产品中获得应用。2.单元串联高压变频器及其PWM调制方法2.4叠加三次谐波以提高直流电压利用率(续2)右图上为未叠加三次谐波5单元串联输出相电压的谐波分析图，下图为叠加了三次谐波的相电压谐波分析；由图可见，基波幅值由5提高到5.775，直流电压利用率提高了约15.5%。未叠加三次谐波相电压谐波分析，基波幅值5叠加三次谐波后相电压谐波分析，基波幅值5.7752.单元串联高压变频器及其PWM调制方法2.4叠加三次谐波以提高直流电压利用率(续3)右图上为未叠加三次谐波5单元串联输出线电压的谐波分析图，下图

7、为叠加了三次谐波的线电压谐波分析图；与相电压提升幅度相同，基波幅值由8.662提高到10，直流电压利用率提高了约15.5%。未叠加三次谐波线电压谐波分析，基波幅值8.662叠加三次谐波后线电压谐波分析，基波幅值10本文主要内容绪论单元串联高压变频器及其PWM调制方法高压变频器矢量控制方案设计高压变频器矢量控制系统仿真研究系统软硬件设计和实验结果结论3.高压变频器矢量控制方案设计3.1感应电机数学模型A：两相任意转速旋转坐标系的电压方程B：磁链方程C：转矩方程和机电运动方程3.高压变频器矢量控制方案设计3.1感应电机数学模型

8、(续)考虑以下条件时：坐标系以同步转速旋转；旋转坐标系d轴定向到转子磁通方向上；磁通达到稳态。感应电机的电压方程利用线性化处理技巧后可变成两个独立的子系统：3.高压变频器矢量控制方案设计3.2矢量控制分类直接磁场定向矢量控制间接磁场定向矢量控制本文控制系统选取间接磁场定向矢量控制的方案3.高压变频器矢量