發(fā)布時(shí)間：2020-03-18 12:15

【摘要】：多電平大容量逆變器相關(guān)技術(shù)研究是現(xiàn)代電力電子領(lǐng)域最新的發(fā)展方向之一,并越來越多的應(yīng)用于異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)當(dāng)中。本文在設(shè)計(jì)新型五電平逆變器基礎(chǔ)上結(jié)合異步電機(jī)無速度矢量控制技術(shù)搭建系統(tǒng)仿真模型,逆變器設(shè)計(jì)部分從電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制算法兩方面進(jìn)行優(yōu)化;異步電機(jī)控制部分著重對(duì)傳統(tǒng)的電壓電流模型磁鏈觀測(cè)器進(jìn)行分析和改進(jìn),并以改進(jìn)后的磁鏈數(shù)學(xué)模型為參考模型設(shè)計(jì)模型參考自適應(yīng)(Model Reference Adaptive System,MRAS)電機(jī)轉(zhuǎn)速估算系統(tǒng),通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性和優(yōu)越性。首先對(duì)多電平逆變器控制技術(shù)及異步電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要地概述,闡述了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制的基本原理以及實(shí)現(xiàn)方法,并由此提出磁鏈觀測(cè)器模型的設(shè)計(jì)和分析。介紹了三種典型的多電平逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其工作原理,并以五電平逆變器為例綜合比較各拓?fù)潆娐匪嬖诘膬?yōu)勢(shì)和不足,在傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)出有源中點(diǎn)箝位型五電平(ANPC-5L)逆變器。詳細(xì)地分析了ANPC-5L逆變電路的設(shè)計(jì)原理以及工作特性,選取空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)(SVPWM)作為逆變器調(diào)制策略。算法部分采用坐標(biāo)變換的方式進(jìn)行改進(jìn),基于虛坐標(biāo)系定義參考電壓矢量,減少了大量復(fù)雜的三角函數(shù)運(yùn)算,系統(tǒng)計(jì)算過程大大簡(jiǎn)化。最終,搭建逆變器仿真模型驗(yàn)證ANPC五電平逆變器的SVPWM控制。論文對(duì)五電平逆變器直流側(cè)中點(diǎn)電位波動(dòng)問題進(jìn)行了分析,并提出了實(shí)現(xiàn)該電位穩(wěn)定控制的方法;同時(shí),論文還針對(duì)逆變器各相電路中懸浮電容電壓不平衡問題做了進(jìn)一步地研究,通過系統(tǒng)的零序分量控制策略實(shí)現(xiàn)了各相懸浮電容電壓的穩(wěn)定控制。最終,在Simulink軟件環(huán)境下搭建系統(tǒng)控制模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了電位平衡控制策略的有效性。最后,論文對(duì)異步電機(jī)磁鏈觀測(cè)器模型進(jìn)行深一步的研究,采用小信號(hào)模型分析法檢驗(yàn)傳統(tǒng)電壓電流磁鏈模型的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)該模型在電機(jī)發(fā)電狀態(tài)下的不穩(wěn)定區(qū)域。通過引入電機(jī)轉(zhuǎn)差參數(shù)s?進(jìn)行模型改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)全區(qū)域穩(wěn)定工作。另外,論文以改進(jìn)后的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈模型作為參考模型設(shè)計(jì)模型參考自適應(yīng)(MRAS)電機(jī)轉(zhuǎn)速估算系統(tǒng),搭建完整的異步電機(jī)無速度矢量控制模型,通過仿真實(shí)驗(yàn)分析磁鏈模型改進(jìn)前后系統(tǒng)運(yùn)行效果,驗(yàn)證改進(jìn)后模型的先進(jìn)性。
【圖文】：

圖 3.4 ja-jb-jc虛坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換圖、 V jc和Va、 V b、 V c分別代表逆變器分別在 ja-j量，則從a-b-c坐標(biāo)系到 ja-jb-jc虛坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)0 1 11 0 11 1 0 Vja VaVjb VbVjc Vc矩陣可以看出，基于 ja、 j b、 j c三個(gè)虛坐是毫無意義的三個(gè)量，他們可以分別代表系統(tǒng)的jc 。電平逆變器在虛坐標(biāo)下的空間電壓矢量圖：ja4,0，-4 4,-1，-3 4,-2，-2 4,-3，-1 4,-4，03,1，-43,0，-3 3,-1，-2 3,-2，-1 3,-3，03,-4，，12,2，-42,1，-3 2,0，-2 2,-1，-1 2,-2，02,-4，22,-3，1

圖 4.4 A 相電路懸浮電容電壓控制模型模型搭建完成后進(jìn)行系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)分析，如圖 4.5 所示為 A 相拓?fù)潆娐芳尤霊腋‰娙蓦妷浩胶饪刂魄�、后電容兩端電壓波形圖：0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.40100200300U/V未 加 控 制 前 懸 浮 電 容 電 壓 波 形120130140150160U/V加 入 控 制 后 懸 浮 電 容 電 壓 波 形
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM343

【參考文獻(xiàn)】

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1 張華強(qiáng);嚴(yán)洪峰;冷艷禮;王學(xué)義;;基于模型參考自適應(yīng)的PMSM在線辨識(shí)研究[J];電氣傳動(dòng);2015年12期

2 李明中;楊振強(qiáng);張峰;;基于電壓模型改進(jìn)型定子磁鏈觀測(cè)器[J];微電機(jī);2015年06期

3 張航航;劉小剛;張新濤;張磊;梁歡迎;;有源中點(diǎn)箝位式(ANPC)五電平逆變器調(diào)制方法和飛跨電容電壓控制策略研究[J];電源學(xué)報(bào);2015年01期

4 胡維昊;王躍;李明p

本文編號(hào)：2588701