基于矢量控制双pwm变频调速系统设计

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1、华北电力大学硕士学位论文摘要本文以三相鼠笼式异步电动机为研究对象，设计了一种新型的整流侧单位功率因数、逆变侧矢量控制的双PWM变频调速系统，其结构包括整流环节和逆变环节。该调速系统不仅能够以单位功率因数运行还可实现能量的双向流动，有效地减少了谐波对电网的污染。双PWM变频调速系统整流环节采用PWM整流器。本文重点介绍了三相电压型PWM整流器的工作原理，推导出基于开关函数的数学模型，针对d、q轴分量的耦合关系引入前馈解耦模块，在电流控制策略的理论基础上设计了基于直接电流控制策略的电压、电流双闭环控制系统。在对调速系统逆变环节的研究中，分析研究了异步电动机的动态数学模型，采用了基于转子磁场定向的矢

2、量控制策略，推导得出转子磁链观测器的数学模型，在对磁链信息准确获取的基础上设计了以转矩、磁链为内环，转速为外环的双闭环矢量控制调速系统。进而，将整流环节和逆变环节相结合构建双PWM变频调速系统。在理论分析的基础上，对调速系统的主电路拓扑结构、控制策略及器件参数进行设计，并基于MATLAB/Simulink软件搭建了双PWM变频调速系统的仿真模型，并通过对电感、电容不同参数值情况下的波形比较对系统进行优化设计，从而选取最优的设计方案。最后对双PWM变频调速系统进行整体的仿真验证，结果表明：本文所提出的变频调速系统设计方案能够实现功率因数±1，降低了输入电流的谐波畸变率，并能够实现电机的四象限运行

3、及能量的双向流动。关键词：PWM整流；前馈解耦；矢量控制；双PWM；变频调速I华北电力大学硕士学位论文AbstractRegardingthethree-phaseSquirrelCageAsynchronousMotorastheresearchobject,anewdesignofDual-PWMvariablefrequencyspeedregulationsystemwhichhashighpowerfactorrectifierandvectorcontrolstrategyisproposedinthispaper.Thespeedcontrolsystemcanbedivided

4、intorectifierpartandinverterpart.Thecontrolsystemcannotonlyrunatunitypowerfactorbutalsorealizebidirectionalflowofenergy,thustheharmonicpollutiononthegridcanbeeffectivelyreduced.RectifieroftheDual-PWMvariablefrequencyspeedregulationsystemappliesPWMtechnique.Thispaperfocusesontheoperationprincipleofth

5、ethree-phasevoltagesourcePWMrectifierandderivesamathematicalmodelbasedonswitchfunction.Inordertosolvethecoupledrelationshipbetweenthed,qaxiscomponents,feed-forwarddecouplingmoduleisproposed.Basedonthat,thispaperdesignsavoltageandcurrentdoubleclosedloopcontrolsystembasedondirectcurrentcontrolstrategy

6、.Intheresearchontheinverterofthespeedregulationsystem,thevectorcontrolstrategybasedonrotorflux-orientedisintroduced.Accordingtothedynamicmathematicalmodeloftheasynchronousmotor,themathematicalmodeloftherotorfluxobserverisestablished.Onthebasisofobtainingaccurateinformationofflux，thispaperdesignsthed

7、oubleclosed-loopvectorcontrolsystemwiththefluxandtorqueastheinner-loopandthespeedastheouter-loop.Combiningtherectifierandinverter,Dual-PWMvariablefrequencyspeedregulationsystemisestablished.Basedonthe