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基于三电平逆变器的异步电机直接转矩控制研究

陈浩  
【摘要】: 箝位式多电平逆变器能用较低电压应力的开关器件实现高电压大功率的电能转换,具有输出谐波含量小,控制性能好等优点,而又没有开关器件直接串联拓扑结构的均压等问题,在高压大功率变频调速领域得到了广泛的运用。而直接转矩控制技术(DTC)作为一种新型的先进交流电机控制技术,以其控制简单、鲁棒性强、动态性能好等优点得到了越来越广泛的研究。因此本文对基于二极管筘位式三电平逆变器的异步电动机直接转矩控制系统进行了研究。 首先本文分析了多电平逆变器拓扑结构的发展和研究现状,讨论了交流调速的发展和直接转矩控制技术的特点,指出本课题研究的目的及意义。 本文建立了三电平逆变器与异步电机的统一数学模型。由于二极管箝位式三电平逆变器的中点电位波动与输出电流存在关联,因此有必要将两者结合起来分析并建立系统在两相静止αβ坐标系下的统一数学模型,这为分析三电平逆变器与异步电机之间的关系打下了基础。 本文随后分析了直接转矩控制的基本原理和基本结构,建立了三种磁链观测模型,分析了三电平逆变器用于异步电机控制应优先解决的问题,并给出可行的三电平直接转矩控制解决方案。通过对这些方案的分析,提出了固定合成矢量及其改进型的三电平直接转矩控制方法。 在以上理论分析的基础上,使用MATLAB/Simulink对本文提出的新方法进行了仿真研究,仿真结果验证了所提出方法在原理上的正确性。


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