畢設(shè)論文中期報告

1、本 科 畢 業(yè) 論 文 中 期 報 告 畢設(shè)課題 高壓變頻器矢量控制系統(tǒng)仿真研究學(xué)生姓名 謝 濤 學(xué) 號 12108020215 班 級 能源12-2 導(dǎo)師姓名 張 虎 2016年 4月 22日 論文主要內(nèi)容： 論文研究的主要內(nèi)容是基于間接磁場定向的多單元串聯(lián)高壓變頻器矢量控制系統(tǒng)的研究。 首先要了解多單元串聯(lián)高壓變頻器的拓撲結(jié)構(gòu)，然后針對多單元串聯(lián)高壓變頻器的拓撲結(jié)構(gòu)的特殊性問題，對該型高壓變頻器的調(diào)制策略進行了深入的研究。通過分析PWM調(diào)制的基本原理，對PWM調(diào)制方法進行了詳細的分析研究。詳細地敘述了多載波脈沖的發(fā)生原理、構(gòu)成原則、具體實現(xiàn)方式，提供了一種基于DSP與FPGA的多脈沖數(shù)字化

2、實現(xiàn)方法，很好地解決了多單元串聯(lián)高壓變頻器的多脈沖驅(qū)動問題。 其次，從矢量控制的基本理論出發(fā)，設(shè)計了基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)。分析研究了矢量控制的兩個核心問題:磁通觀測方法和轉(zhuǎn)速辨識方法。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型，對系統(tǒng)的性能進行了驗證。通過對仿真結(jié)果的分析，表明系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能和帶載能力。 1、 課題目前進展情況（已完成的工作與成果）。1 多單元串聯(lián)高壓變頻器的拓撲結(jié)構(gòu) 圖1 兩單元串聯(lián)高壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu) 相比于其他拓撲結(jié)構(gòu)，雖然多單元串聯(lián)高壓變頻器的整機系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜，串聯(lián)的單元數(shù)目多，但是在對高壓電機調(diào)速的應(yīng)用中，這種變頻器的優(yōu)勢顯而易見。主要優(yōu)點有

3、: 1)由于輸入側(cè)采用移相變壓器的多重化設(shè)計，使輸入電流諧波減小，也降低了對電網(wǎng)的諧波干擾; 2)系統(tǒng)中每個功率單元都是采用獨立的直流電源供電，沒有其他拓撲結(jié)構(gòu)存在的電壓容易不平衡問題; 3)輸出電壓臺階為各功率單元的直流目前電壓，這樣du/dt就很小，輸出噪聲低; 4)從效率上分析，在電動機滿載運行時，整機效率可達95%以上; 5)安全可靠上來看，當(dāng)功率單元出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)的旁路技術(shù)可把有故障的功率單元旁路掉，不影響電動機的現(xiàn)場作業(yè)。 當(dāng)然，這種結(jié)構(gòu)的不足之處是前端需要龐大的移相變壓器來提供眾多分離的直流電源。2 功率單元所采用的二重化調(diào)制方法 1)在相同的載波頻率下，載波移相SPWM方法輸

4、出電壓頻率是載波頻率的N倍(N單元串聯(lián)輸出); 2)在調(diào)制比M變化時，即輸出頻率變化時，各單元的輸出電壓幅值、頻率和功率器件的開關(guān)頻率能夠保持相同。而其他PWM調(diào)制方式下，調(diào)制比M降低，會造成部分單元沒有PWM輸出，降低了輸出端等效頻率，增加了輸出電壓諧波含量。 圖2 H橋功率單元二重化調(diào)制示意圖3感應(yīng)電機矢量控制原理分析 圖3 感應(yīng)電機的矢量控制與解耦模型圖 3/2變換 2s/2r變換 首先把感應(yīng)電機定子側(cè)的交流電流經(jīng)過三相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)變換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d, q軸實際電流分量。d軸電流實際值可以求得轉(zhuǎn)子磁通實際值I r，與轉(zhuǎn)子磁通給定值訶的偏差再經(jīng)過磁通環(huán)的PI調(diào)節(jié)器處理，就可

5、以得到d軸勵磁電流分量的給定值石，與d軸電流實際值的偏差再經(jīng)過電流環(huán)的PI調(diào)節(jié)器處理，可以得到d軸電壓值U，再通過電壓補償環(huán)節(jié)進行d軸電壓的前饋解藕功能，這樣就得到了d軸的電壓分量。感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的給定值可與反饋值C,的偏差經(jīng)過轉(zhuǎn)速環(huán)的PI調(diào)節(jié)器處理，可以得到q軸轉(zhuǎn)矩電流分量的給定值Z9 r與q軸電流實際值的偏差再經(jīng)過電流環(huán)的PI調(diào)節(jié)器處理，可以得到、軸電壓值U;，再通過電壓補償環(huán)節(jié)進行q軸電壓的前饋解禍功能，這樣就得到了q軸的電壓分量。再經(jīng)過兩相旋轉(zhuǎn)到三相靜止的坐標(biāo)反變換，就可以得到三相定子的電壓值，可以用來經(jīng)過PWM調(diào)制驅(qū)動三相感應(yīng)電機。4 普通兩電平逆變器下電機矢量控制模型圖 圖 4 感應(yīng)電機的矢量控制模型圖 圖5 感應(yīng)電機的矢量