本文關(guān)鍵詞：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)同步高壓變頻器矢量控制研究

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【摘要】：高壓變頻調(diào)速技術(shù)涉及大功率交流電動(dòng)機(jī)的各種負(fù)載節(jié)能和調(diào)速,其應(yīng)用已逐漸成為電力電子領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)。H橋級(jí)聯(lián)型多電平逆變器是其中一種重要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),具有模塊化工程設(shè)計(jì)、利用低壓元器件實(shí)現(xiàn)逆變器高壓輸出等特點(diǎn),方便于逆變器故障冗余設(shè)計(jì)。由于H橋級(jí)聯(lián)型多電平逆變器需要實(shí)時(shí)控制多個(gè)功率開關(guān)器件,怎樣使控制更為精確、簡便已逐漸成為多電平逆變器研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。因此對(duì)于級(jí)聯(lián)型多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究以及對(duì)多電平脈寬調(diào)制策略的研究具有重要的理論意義與實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。論文的主要研究工作如下：介紹了高壓變頻器尤其是級(jí)聯(lián)型高壓變頻器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,分析了多電平逆變器的研究熱點(diǎn),多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),控制技術(shù)和調(diào)制方法。在此基礎(chǔ)上對(duì)空間矢量脈寬調(diào)制控制技術(shù)做了比較深入的研究,基于MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)搭建了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)高壓變頻器空間矢量脈寬調(diào)制仿真系統(tǒng),仿真結(jié)果驗(yàn)證了空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)能有效應(yīng)用于高壓變頻調(diào)速,為控制系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。對(duì)比分析了當(dāng)前主流的二極管鉗位型、飛跨電容鉗位型和級(jí)聯(lián)多電平等三種多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點(diǎn),以及階梯波脈寬調(diào)制、消諧波PWM技術(shù)、載波移相正弦脈寬調(diào)制等三種多電平逆變器調(diào)制策略的優(yōu)缺點(diǎn),重點(diǎn)分析了級(jí)聯(lián)型多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)的載波移相正弦脈寬調(diào)制策略。提出了基于3相12路錯(cuò)位移相級(jí)聯(lián)型多電平同步高壓變頻技術(shù)應(yīng)用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的方法,該方法低成本、高精度實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)位移相驅(qū)動(dòng)波形輸出,在此基礎(chǔ)上對(duì)級(jí)聯(lián)型多電平逆變器空間矢量脈寬調(diào)制控制技術(shù)做了比較深入的研究。完成了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)同步高壓變頻器系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。基于DSP與FPGA (TMS320F2812、EP2C8Q208CN)完成了核心控制器、功率單元逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、調(diào)速電路、SPI通信電路等關(guān)鍵電路設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了載波移相級(jí)聯(lián)型多電平逆變器的設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了高精度載波移相級(jí)聯(lián)型高壓變頻器調(diào)制策略的正確性。在此基礎(chǔ)上,搭建了空間矢量脈寬調(diào)制控制系統(tǒng),基于DSP編寫了空間矢量脈寬調(diào)制控制代碼,實(shí)現(xiàn)了空間矢量脈寬調(diào)制策略,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于空間矢量脈寬調(diào)制控制策略的高壓變頻器能有效實(shí)現(xiàn)高精度控制信號(hào)的輸出。
【關(guān)鍵詞】：級(jí)聯(lián)型逆變器 載波移相 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 電壓空間矢量
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM346;TM921.51
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 高壓變頻器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-13
• 1.3 多電平逆變器的PWM調(diào)制策略13-14
• 1.3.1 基于載波移相調(diào)制方法13-14
• 1.3.2 基于空間矢量調(diào)制方法14
• 1.4 異步電動(dòng)機(jī)的基本控制方法14-16
• 1.4.1 V/F控制14-15
• 1.4.2 矢量控制15-16
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 1.6 本章小結(jié)17-18
• 2 級(jí)聯(lián)多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略18-38
• 2.1 主要多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-23
• 2.1.1 多電平逆變器18
• 2.1.2 二極管鉗位型多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-19
• 2.1.3 飛跨電容多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19-20
• 2.1.4 級(jí)聯(lián)型多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-23
• 2.2 多電平逆變器脈寬調(diào)制策略23-29
• 2.2.1 階梯波脈寬調(diào)制23-25
• 2.2.2 消諧波PWM技術(shù)25
• 2.2.3 載波移相正弦脈寬調(diào)制PWM技術(shù)25-29
• 2.3 電壓空間矢量調(diào)制29-37
• 2.3.1 SVPWM的基本原理29-31
• 2.3.2 逆變器的輸出模式31-33
• 2.3.3 SVPWM具體實(shí)現(xiàn)方法33-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 3 級(jí)聯(lián)型高壓變頻器高精度多路SPWM調(diào)制及空間矢量調(diào)制方法38-46
• 3.1 級(jí)聯(lián)型高壓變頻器高精度多路SPWM調(diào)制38-40
• 3.1.1 3相12路錯(cuò)位移相級(jí)聯(lián)多電平逆變器設(shè)計(jì)思想38
• 3.1.2 3相12路錯(cuò)位移相級(jí)聯(lián)多電平逆變器各模塊設(shè)計(jì)38-40
• 3.2 多電平空間矢量調(diào)制40-45
• 3.2.1 級(jí)聯(lián)多電平SVPWM調(diào)制基本原理與特點(diǎn)40-43
• 3.2.2 級(jí)聯(lián)多電平SVPMW電壓空間矢量分布43-44
• 3.2.3 級(jí)聯(lián)多電平SVPWM解決思路44-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 4 基于SVPWM的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的仿真研究46-60
• 4.1 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)變換性質(zhì)及約束條件46-53
• 4.1.1 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型46-47
• 4.1.2 坐標(biāo)變換約束條件及兩種坐標(biāo)狀態(tài)變換47-53
• 4.2 基于MTALAB的SVPWM系統(tǒng)仿真53-57
• 4.2.1 電壓空間矢量位置的判定仿真54
• 4.2.2 基本矢量作用時(shí)間的判定仿真54-55
• 4.2.3 比較值得計(jì)算仿真55-56
• 4.2.4 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電機(jī)SVPWM仿真總系統(tǒng)圖與仿真結(jié)果56-57
• 4.3 本章小節(jié)57-60
• 5 基于DSP與FPGA的級(jí)聯(lián)型高壓變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)60-70
• 5.1 錯(cuò)位移相級(jí)聯(lián)型多電平逆變器系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)60-61
• 5.2 錯(cuò)位移相級(jí)聯(lián)型多電平逆變器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)61-65
• 5.2.1 控制電路設(shè)計(jì)61-62
• 5.2.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)62-63
• 5.2.3 保護(hù)電路設(shè)計(jì)63-64
• 5.2.4 通信接口設(shè)計(jì)64-65
• 5.3 錯(cuò)位移相級(jí)聯(lián)型高壓變頻器控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)65-68
• 5.3.1 主程序65-66
• 5.3.2 DSP與FPGA通信軟件接口設(shè)計(jì)66-67
• 5.3.3 FPGA算法設(shè)計(jì)67
• 5.3.4 V/F算法設(shè)計(jì)67-68
• 5.4 矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析70-74
• 6.1 3相12路錯(cuò)位移相級(jí)聯(lián)多電平控制系統(tǒng)70-71
• 6.2 矢量控制系統(tǒng)71-73
• 6.3 本章小結(jié)73-74
• 7 總結(jié)與展望74-76
• 7.1 總結(jié)74
• 7.2 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間的主要學(xué)術(shù)成果82-84
• 致謝84

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