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基于电流矢量的矩阵变换器—直接转矩控制系统研究

作　者: 郑剑武
导　师: 喻寿益
学　校: 中南大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 矩阵变换器 直接转矩控制 异步电机 空间矢量
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


矩阵变换器能产生幅值、相位、频率均可调的输出电压,并且依靠其独特的双向开关能实现能量双向流通。将性能优良的矩阵变换器应用于异步电机直接转矩控制系统,组成矩阵变换器电机系统。矩阵变换器输入端电流性能差是矩阵变换器电机系统一个显著的缺点。为了改善矩阵变换器电机系统输入端电流特性,提出了一种简单有效的控制策略。首先分析异步电机的数学模型和直接转矩控制系统结构,阐述矩阵变换器工作原理及其控制策略；然后着重分析电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的工作原理和过程,对其工作效果和选择策略进行详细分析和说明,并将电压空间矢量分为高、中、低三个等级。为了提高电压使用率,仅选用高和中电压矢量作为控制信号实现SVPWM。为了改善矩阵变换器输入端电流品质,引入电流矢量对其进行正弦化控制,提出电压电流矢量协调控制策略,以使得在保持直接转矩控制性能的同时,能得到高性能的输入端电流。通过大量仿真实验,验证了此控制策略的有效性和矩阵变换器—异步电机系统的优越性能,既能保持矩阵变换器的理想特性,又兼有直接转矩控制的良好动静态性能,而且改善了输入端电流波形的正弦度。另一方面,在不改变电压电流矢量协调控制策略的基础上,仅通过增加一个电压矢量选择控制表就实现了电机制动和能量反馈。将异步电机减速运转过程中的大部分机械能回馈流向电网,并且实现异步电机快速停车,这对节约能源具有重大意义。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 研究背景  8-12
    1.1.1 直接转矩控制技术发展概况及趋势  8-10
    1.1.2 矩阵变换器的研究概况  10-12
  1.2 基于矩阵变换器的直接转矩控制系统的特点与发展  12-13
  1.3 课题来源及研究意义  13-14
  1.4 论文主要研究内容及结构安排  14-15
第二章 异步电机DTC控制系统基本原理及性能分析  15-25
  2.1 异步电机的数学模型  15-17
  2.2 直接转矩控制系统结构  17-24
    2.2.1 电压型逆变器数学模型  18-20
    2.2.2 空间电压矢量对定子磁链及转矩的作用  20-22
    2.2.3 磁链和转矩滞环比较单元  22-23
    2.2.4 PWM脉冲产生单元  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章 矩阵变换器-异步电机DTC系统控制策略  25-37
  3.1 矩阵变换器工作原理  25-26
  3.2 矩阵变换器直接转矩控制系统的基本控制策略  26-27
  3.3 矩阵变换器所能产生的电压矢量分析  27-29
  3.4 高、中、低电压矢量的矩阵变换器直接转矩控制系统  29-36
    3.4.1 高、中、低电压矢量的选择  29-31
    3.4.2 高电压矢量的直接转矩控制系统分析  31-32
    3.4.3 中电压矢量的直接转矩控制系统分析  32-34
    3.4.4 低电压矢量的直接转矩控制系统分析  34-36
    3.4.5 三种矢量的矩阵变换器直接转矩控制系统的比较  36
  3.5 本章小结  36-37
第四章 矩阵变换器-异步电机DTC系统输入电流  37-49
  4.1 改进方法的主要思路  37
  4.2 高、中电压矢量的矩阵变换器直接转矩控制系统  37-38
  4.3 电流矢量的引入  38-40
  4.4 电流矢量和电压矢量的协调控制策略  40-42
  4.5 系统仿真研究  42-47
    4.5.1 静态仿真分析  43-44
    4.5.2 动态仿真分析  44-46
    4.5.3 μ_1、μ_2的优化取值原则  46-47
  4.6 本章小结  47-49
第五章 能量反向流通控制策略  49-56
  5.1 异步电机系统基本制动方法  50-51
    5.1.1 反接制动  50
    5.1.2 能耗制动  50-51
    5.1.3 再生制动  51
  5.2 能量反向流通控制策略  51-53
  5.3 仿真研究  53-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章 总结与展望  56-58
  6.1 论文的主要研究工作  56
  6.2 进一步研究工作  56-58
参考文献  58-62
附录 电机铭牌参数  62-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间主要研究成果  64

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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