小容量母线电容的变频调速系统

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1、硕士学位论文小容量母线电容的变频调速系统VARIABLE-FREQUENCYSPEEDCONTROLSYSTEMWITHREDUCEDDC-LINKCAPACITENCE沈靖龙哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM921.47学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文小容量母线电容的变频调速系统硕士研究生：沈靖龙导师：王明彦教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM921.47U.D.C:621.3DissertationfortheMaste

2、rDegreeinEngineeringVARIABLE-FREQUENCYSPEEDCONTROLSYSTEMWITHREDUCEDDC-LINKCAPACITENCECandidate：ShenJinglongSupervisor：Prof.WangMingyanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution

3、：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要传统的变频空调功率因数低，输入电流畸变严重，对电网造成了较为严重的谐波污染。同时直流母线侧的电解电容则增加了空调的成本和体积，难以满足变频器小型化、轻量化的发展需求。本文以空调压缩机变频调速系统的开发为背景，对PWM整流型小容量母线电容的变频调速系统展开了深入的研究，改善了系统整流侧和逆变侧的控制性能。在保证PWM整流型变频调速系统输入功率因数可控的基础上，分析了系统对母线电容容量的需求，给出了电容的选型依据，证明了电容容量与输入阻抗、母线电压稳态值和功率的关系。对系统降电容的可行性进行了论证并采

4、用了基于功率前馈的降电容控制策略，实现了小电容系统的可靠运行。针对传统降电容控制策略中存在的降电容能力不足的问题并结合系统直流母线电容的选型依据，本文提出了一种基于虚拟阻抗的新型降电容控制策略，通过对前馈功率进行滤波并在整流侧dq0轴系下增加虚拟阻抗环节进一步降低了系统对电容容量的需求。MATLAB/Simulink的仿真结果表明所提出的新型降电容控制策略较传统降电容策略而言，母线电压纹波更小、稳定性范围更宽，实现了更小电容条件下的系统的稳定运行并保证了输入侧的高功率因数和低电流谐波含量。为了满足小容量母线电容变频调速系统的稳定运行，本文研究了滑模变结构的基本原理并设计了基于滑模观测器

5、的无速度传感器控制策略。通过在该策略中增加定子电阻辨识环节以降低压缩机运行过程中定子电阻变化对转速观测效果的影响。仿真结果表明所设计的无速度传感器控制方法具有较好的鲁棒性。最后，本文搭建了小容量母线电容变频调速系统的实验平台，对所提出的降电容控制策略进行了初步实验验证和仿真分析。在该平台上对所设计的无速度传感器策略进行了实验验证。实验结果表明所设计的控制策略确保了小容量母线电容变频调速系统的稳定运行。关键词：三相PWM整流；变频调速系统；降电容控制策略；虚拟阻抗；滑模观测-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThepowerfactorofthetraditionalva

6、riablefrequencyairconditionerisverylowandthusitcausetheseriousharmonicapollutiontopowergrid.InthesametimeduetothevolumeandpriceofDC-linkelectriccapcacitor,theairconditionalcannotbelightlikeotherinverterinthefuture.VariablefrequencyandspeedcontrolsystembasedonthreephasePWMrectifierisbeenresearche

7、ddeeplyinthispaperandthecontrolperformanceisbeenimprovedinbothconverterandinverterside.Themathmaticalmodeofvariable-frequencyspeedcontrolsystembasedonPWMrectifierisbeenanalysized.Thefeasiblityofreduced-capcitanceisbeenproved