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基于不对称混合六电平电机调速系统的研究

作　者: 曹莹
导　师: 付光杰
学　校: 东北石油大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 不对称六电平逆变器 EPWM 电机调速
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着逆变技术的发展,目前出现了多种不对称拓扑结构,如不对称5电平、不对称9电平的拓扑结构,这些结构在打破传统对称结构束缚的基础上实现了多电平输出。但是不对称5电平有0电平输出,而不对称9电平由于结构复杂,实际应用困难。因此,本文研究了一种单相不对称混合6电平逆变器。本文研究的这种不对称拓扑结构的逆变器是由一个两电平半桥单元和一个三电平半桥单元级联而成的。这种拓扑结构无需特殊的均压电路或复杂的电容均压控制就可以实现电压自平衡功能,解决了中点电压均衡难的问题。同时该结构可以通过调节电源侧直流电源电压比得到不同的电平输出,最多可输出六电平。为了对该拓扑结构进行合理的PWM控制以实现较理想的电平输出,文中采用了简便易行的阶梯波EPWM控制方法。在将该不对称混合6电平拓扑结构与阶梯波EPWM控制方法结合的基础上,将其应用于交流异步电机的调速系统中。首先,通过MATLAB/Simulink单相及三相仿真得到不同电源电压比、不同频率下理想的相电压输出波形;其次,进行不对称混合六电平逆变器电机调速系统的设计;最后,通过DSP平台,进行了不对称混合6电平逆变器对交流异步电机的变频调速实验。实验主要包括4种不同频率(频率调节范围为(5-50)Hz)的变频实验,得到不同频率、负载下电机的单相相电压波形、转速、转矩随时间变化的曲线。实验结果中得到了较为理想的六电平相电压波形,且电压幅值随频率成比例变化,同时通过观察负载变化后转速、转矩的变化情况可知,随负载变化,转速、转矩会有波动性变化,但最终达到稳定值,且电机转速最终稳定在负载变化前电机稳定运行时的转速值,这一点符合电机的硬特性。实验结果表明该拓扑结构与控制方式的结合实现了不同负载情况下对交流异步电机的变频调速(恒压频比调速)控制。进一步验证了本文研究的不对称混合6电平逆变器的拓扑结构及EPWM控制方法选择的正确有效性。

基于不对称混合六电平电机调速系统的研究

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