6KV单元串联式多电平高压变频器及其定子磁场定向矢量控制策略研究

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1、6KV单元串联式多电平高压变频器及其定子磁场定向矢量控制策略研究摘要本文研究了6KV／1000KVA单元串联多电平高压变频器主电路拓扑结构、主控制器的组成结构，功率单元的结构，分析了串联载波移相SPWM调制原理。设计和实现了各种开关量输入输出电路和其实现的功能。实际测试和分析了6KV单元串联高压变频器在陌控制方式下的各种试验波形，包括空载试验、低压大电流试验、带高压电机试验。评价了各种试验条件下的静特性、输出电压不对称度、输出频率稳定精度、输出频率分辨力和输出电压谐波。分析了三相异步电机在不同坐标系下的数学模型和坐标变换。研究

2、了基于定子磁场定向的两种感应电机模型和其矢量控制系统的整体方案，进行了各自调节器和扰动观测器的设计。与转子磁场定向矢量控制方案进行了比较，分析了两者的异同点和优缺点。研究了电流模型、电压模型、改进电压模型和闭环状态观测器的一般理论。分析了电压模型和电流模型的优缺点及各自的适用范围和模型的稳定性。着重分析了改进电压模型由初值和直流偏置引起的误差，包括收敛速度和稳态误差。分析了导致电压模型和改进电压模型磁链抖动的根本原因。研究和仿真了常用的两种无速度传感器矢量控制的转速辨识方法一动态转速估计器和模型参考自适应法。分析了两种转速估计

3、器设计的难点和关键，指出了导致无速度传感器矢量控制系统在低速性能差，磁链和转速波形抖动，甚至不稳定的原因，以及进一步提高性能的方法。关键词：高压变频器，单元串联，多电平，拓扑结构，载波移相SPwM，扰动观测器，状态观测器，模型参考自适应法6KVcellseriesmulti-levelhighvoltagefrequencyinverterandtheresearchonitscontrolstrategybasedonstatorfluxorientationABSTRACTThisthesisstudieda6KV／100

4、0KVAcellseriesmulti—levelhighvoltagefrequencyinverter,includingitsmaincircuittopology,functionandcompositionofthemaincontroller，thestructureofpowercell，thecarrierphase—shiftedSPWM．Variouskindsofcircuitswithdigitalinputandoutputhavebeendesignedandaccomplished，itsfunc

5、tionhavealsobeenrealized．Sortsofexperimentalwaveformofthecellseriesmulti-levelhighvoltagefrequencyinverterinVFcontrol，includingthenoloadexperiment，lowvoltageandbigcurrentexperiment，andexperimentloadedwithhighvoltagemotorhavebeentestedandanalyzed．Thestaticcharacteris

6、tics，theasymmetryoftheoutputvoltage，thestaticfrequencyprecisonoftheoutput，thefrequencyresolutionoftheoutput，andtheharmonicoftheoutputhavebeenevaluated．Themathematicmodeloftheinductionmotorandthecoordinatetransformhavebeenanalyzed．Twokindsofmodelofinductionmotorbased

7、onstatorfluxorientedanditsentirecontrolschemehavebeenstudied．Theadjustregulatorandthedisturbanceobserverhavealsobeendesigned．Thecomparisonofthestatorfluxorientationcontrolstratedyandrotorfluxorientationcontrolstratedyhavebeenstudied．Currentmodel，voltagemodel，modifie

8、dvoltagemodelofthefluxestimationandthestateobserverhavebeenresearched．Themeritandshortcoming，theapplicationfields，thestabilityofthevoltage