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矩阵变换器变频调速平台及仿真
作 者: 刚毅
导 师: 田联房
学 校: 华南理工大学
专 业: 模式识别与智能系统
关键词: 矩阵变换器 交交变频器 空间矢量调制 永磁同步电机
分类号: TM46
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
当今社会,电能作为人类生活中的一种主要能源为人们所广泛利用。在对电能进行使用的时候,需要的电能频率等参数有所不同。传统的交直交变频器存在输入功率因数差,电解电容使用寿命较短等缺点,而同时传统的交交变频器效率较低,频率范围较小。矩阵变换器的出现弥补了传统变频器的缺陷,它可以实现能量的双向流动,同时可以实现单位输入功率因数,符合国家节能减排的政策。本文首先深刻剖析了矩阵变换器的各项关键技术,回顾了国内外对矩阵变换器的研究取得的成果与进展,确定了本文的研究内容——矩阵变换器的样机实验平台及闭环控制算法的研究。在详细分析矩阵变换器的工作机理的基础上,进一步研究了采用矩阵变换器对永磁同步电机进行闭环控制的方式。建立了矩阵变换器的计算机仿真模型,永磁同步电机负载的闭环控制系统计算机仿真模型。并通过不同条件下的仿真对系统的工作能力、稳定性、快速性等方面进行了考察和验证。提出了切实可行的硬件平台设计方案。该硬件平台设计方案采用模块化的设计思想,以DSP+FPGA架构作为系统核心,将整个硬件平台分成功能上相对独立的部分——弱电控制板、开关阵部分、缓冲电路、系统电源等部分。按照硬件平台设计方案,制作并调试了实际的样机系统,并进行了电阻负载,阻感负载等试验。样机系统在实现电能频率转换的同时,具有占地小,功率因数可调,运行较稳定等特点。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-9 第一章 绪论 9-14 1.1 研究背景及意义 9-10 1.2 国内外研究进展 10-12 1.3 本文研究内容 12-14 第二章 矩阵变换器的工作原理 14-28 2.1 矩阵式变换器的构成 14-16 2.1.1 矩阵变换器的拓扑结构 14-15 2.1.2 双向开关构成 15-16 2.2 调制方式 16-26 2.2.1 数学模型 16-19 2.2.2 双空间矢量调制方式 19-26 2.3 换流方式 26-27 2.4 本章小结 27-28 第三章 矩阵变换器的永磁同步电机闭环控制 28-42 3.1 闭环控制方式 28-32 3.1.1 3s/2r 变换 28-30 3.1.2 永磁同步电机的双闭环控制 30-32 3.2 MC-PMSM 双闭环控制系统仿真 32-41 3.2.1 系统建模 33-34 3.2.2 系统仿真 34-41 3.3 仿真结果分析 41-42 第四章 基于DSP 及FPGA 的矩阵变换器平台 42-55 4.1 系统组成及结构 42-43 4.2 设备硬件设计 43-54 4.2.1 控制板部分 43-51 4.2.2 开关矩阵 51-52 4.2.3 缓冲电路板 52-53 4.2.4 系统电源 53-54 4.3 本章小结 54-55 第五章 矩阵变换器系统实现及实验 55-66 5.1 矩阵变换器系统实现 55-61 5.1.1 硬件结构实现 55-56 5.1.2 软件结构实现 56-61 5.2 系统实验 61-65 5.2.1 电阻负载试验 61-63 5.2.2 阻感负载试验 63-65 5.3 本章小结 65-66 总结及展望 66-67 1 结论 66 2 展望 66-67 参考文献 67-70 攻读硕士学位期间取得的研究成果 70-71 致谢 71-72 附件 72
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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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