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SVPWM在现代串级调速控制系统中的研究与应用

作　者: 郭伽
导　师: 王兵树
学　校: 华北电力大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: SVPWM 有源逆变器串级调速 VHDL
分类号: TM921.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 88次
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内容摘要

风机、水泵的主要动力源是三相异步电动机,要提高风机、水泵的运行效率,其核心问题就是高压电机的调速问题。串级调速是异步电动机最为经典的调速方法之一,长期以来人们对这一理论进行了大量的研究,但因为技术等方面的原因,一直没有得到广泛的应用。随着现代电力电子技术和计算机控制技术的发展,串级调速技术与之结合,取得了革命性的进步,使其在性能上满足了大规模工业应用的要求。现代串级调速系统中逆变器往往采用晶闸管组成的三相桥式逆变器,由于这种逆变器存在谐波比较大,容易发生逆变颠覆的问题,使得串级调速系统存在功率因数低、可靠性差等缺点。本文提出用基于SVPWM控制算法的IGBT三相桥式逆变电路取代传统的晶闸管逆变电路,来提高现代串级调速系统的功率因数和可靠性的方案。首先,本文介绍了电压空间矢量脉宽调制算法的思想,并总结出该算法的流程;其次,在MATLAB/Simulink环境中分别对SVPWM、SPWM和晶闸管有源逆变器建模,由仿真结果得知SVPWM算法在谐波、功率因数等方面要优于另两种算法;应用硬件描述语言实现SVPWM有源逆变算法,并在ModelSim联合仿真环境下,验证了程序的正确性;最后,结合现代串级调速模型在MATLAB/Simulink环境中进行试验,证明了该程序可以应用在现代串级调速系统中,并且确实可以提高系统的功率因数。所以,本文得出结论,基于SVPWM算法的IGBT三相桥式有源逆变器可以取代传统的采用晶闸管的逆变器应用于现代串级调速系统中,并且确实可以提高系统的功率因数。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9
  1.2 课题相关技术概括  9-13
    1.2.1 高压电机调速技术  9-11
    1.2.2 逆变技术概述  11-12
    1.2.3 现代逆变技术的应用  12
    1.2.4 基于CPLD/FPGA、硬件描述语言的现代数字电路开发技术  12-13
  1.3 本课题的研究意义及主要完成的工作  13-15
    1.3.1 本课题研究的意义  13-14
    1.3.2 本课题主要完成的工作  14-15
第2章 SVPWM 算法的原理  15-26
  2.1 三相桥式晶闸管有源逆变的原理  15-16
  2.2 SPWM 逆变器控制算法  16-17
    2.2.1 PWM（Pulse Width Modulation）控制的原理  16
    2.2.2 面积等效原理  16-17
    2.2.3 SPWM 控制原理  17
  2.3 SVPWM 逆变器控制算法  17-26
    2.3.1 SVPWM 控制算法的思想  17-24
    2.3.2 SVPWM 控制算法归纳  24-26
第3章基于MATLAB 的仿真研究  26-39
  3.1 仿真平台介绍  26-28
  3.2 三种模型及用到的重要模块介绍  28-31
    3.2.1 三相桥式晶闸管有源逆变器模型  28-29
    3.2.2 SPWM 有源逆变器模型  29-30
    3.2.3 SVPWM 有源逆变器模型  30-31
  3.3 三种逆变算法的比较研究  31-39
    3.3.1 三种逆变算法交流侧A 相电压电流比较  31-33
    3.3.2 三种逆变算法功率的比较  33-35
    3.3.3 三种逆变算法交流侧A 相电流基波幅值/相角比较  35-36
    3.3.4 三种逆变算法交流侧A 相电流快速傅里叶分析的结果  36-37
    3.3.5 三种逆变算法比较后的结论  37-39
第4章 SVPWM 在现代串级调速中的应用  39-47
  4.1 串级调速的原理  39-40
  4.2 现代串级调速功率因数分析及提高功率因数的方法  40-42
    4.2.1 现代串级调速系统功率因数分析  40-41
    4.2.2 提高串级调速系统功率因数的方法  41-42
  4.3 应用SVPWM 逆变器的现代串级调速系统的仿真  42-47
第5章 SVPWM 逆变器的硬件实现  47-58
  5.1 基于EDA 工具的硬件开发流程及工具介绍  47-49
    5.1.1 自顶向下的系统设计方法介绍  47
    5.1.2 基于硬件描述语言的开发流程  47-49
  5.2 逆变器硬件实现结构介绍及参数确定  49-56
    5.2.1 硬件实现概述  49-50
    5.2.2 硬件实现框图  50-53
    5.2.3 功率器件开通时间查找表实现方式  53
    5.2.4 硬件实现需要注意的若干问题  53-56
  5.3 VHDL 描述的SVPWM 逆变器的仿真验证  56-58
    5.3.1 ModelSim 软件介绍  56
    5.3.2 仿真结果输出  56-58
第6章结论与展望  58-60
参考文献  60-63
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  63-64
致谢  64-65
论文摘要  65-73

SVPWM在现代串级调速控制系统中的研究与应用

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