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间接矩阵变换器驱动异步电机调速系统的高性能控制策略研究

杨贺升  
【摘要】:上世纪七十年代德国科学家提出的矢量控制技术,它通过坐标变换的方式将感应电机的磁链与转矩分开控制,将其等效成一个直流电机模型,使得感应电机的控制获得了飞速的发展。现在矢量控制技术已经成为现代交流调速系统的主流。交流调速技术在国民经济各个领域中得到广泛应用,目前连接感应电机的变频器采用的基本上都是交直交变频器,该变频器会对电网产生大量的谐波污染并且不能实现能量的双向流动,由于这些缺陷使得交流调速的发展受到了一定制约。 间接矩阵变换器本身具有良好的输入输出特性、中间无大电容、能够对输入功率因数任意调节等优点。因此将间接矩阵变换器应用到感应电机的矢量控制系统中,不但能够实现矢量控制技术的优越性,也能减少对于电网的谐波污染。 另外由于感应电机的数学模型复杂以及在运行过程中感应电机的各项参数会发生变化,要想得到高性能感应电机变频系统,需要采用现代控制方法增强它的鲁棒性。本文选择滑模变结构应用于间接矩阵变换器的感应电机矢量控制系统。 论文首先阐述了间接矩阵变换器的工作原理、控制策略以及换流原理,并在此基础上介绍了间接矩阵变换器的低频传递函数和它的简化控制策略。 其次介绍了感应电机的数学模型,详细介绍了矢量控制技术的坐标变换并且将间接矩阵变换器应用于感应电机矢量控制系统中。 然后介绍滑模变结构的工作原理和抖振产生的原因进行了详细的分析,在感应电机的数学模型的基础上对滑模变结构控制器的参数进行推导。最后通过仿真验证了间接矩阵变换器的两种控制策略正确性,验证了将间接矩阵变换器应用到感应电机矢量控制系统和滑模变结构控制算法可行性,并且取得了良好的动静态性能


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