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双级矩阵变换器—异步电动机直接转矩系统控制策略研究

作　者: 余岳
导　师: 粟梅
学　校: 中南大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 直接转矩控制双级矩阵变换器调制策略交流调速系统实验平台
分类号: TM921.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

双级矩阵变换器是一种直接变换型交流—交流电力变换装置，与交—直—交变换器和传统矩阵变换器相比，具有很多优良的特性，例如，能量双向流通、正弦输入与输出电流、可控的输入功率因数等，控制算法简单，可以实现零电流换流，硬件结构易于实现，非常适合于应用到交流电动机调速领域。双级矩阵变换器驱动异步电动机系统能使现有的交流电气传动模式得到很大的改善。作为交流传动系统中的一种基本控制方法，异步电动机直接转矩控制以其简洁明了的系统结构，优良的静、动态性能，得到了极大的发展。直接转矩控制在静止坐标系下进行计算，并控制交流电机的转矩，借助离散的两点式调节产生PWM信号，直接对逆变器的开关状态进行控制，从而获得转矩的高动态性能。为了在实现异步电动机的高动静态性能调速的同时，满足电网电能质量的要求，本文提出了一种采用双级矩阵变换器驱动异步电动机的直接转矩控制系统调制策略。利用这种调制策略，在异步电动机高速运行的条件下，一方面实现了异步电动机的高性能交流调速，另一方面使系统具有良好的输入特性，能够满足日益严格的电网电能质量的要求。数值仿真结果验证了这种调制策略的可行性。在理论研究的基础上，建立了双级矩阵变换器—异步电动机直接转矩系统实验平台。其中包括A／D卡和PC机单元、主电路、驱动板等硬件设计，以及基于x86 CPU的控制算法实现。实验结果验证了理论分析和仿真研究的正确性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 课题背景及其意义  7-10
    1.1.1 交流电动机调速技术的发展与现状  8-9
    1.1.2 双级矩阵变换器的研究现状  9
    1.1.3 直接转矩控制理论的提出与发展现状  9-10
  1.2 课题研究的主要工作  10-11
第二章矩阵变换器的基本原理  11-17
  2.1 传统矩阵变换器  11-12
  2.2 双级矩阵变换器的基本原理  12-16
    2.2.1 双级矩阵变换器的拓扑结构  12-14
    2.2.2 双级矩阵变换器基本调制策略  14-16
  2.3 本章小结  16-17
第三章异步电机直接转矩控制的基本原理  17-37
  3.1 交流异步电机的数学模型  18-21
  3.2 逆变器的数学模型及电压空间矢量  21-25
    3.2.1 逆变器模型  21-22
    3.2.2 电压空间矢量  22-23
    3.2.3 电压空间矢量对定子磁链和电磁转矩的影响  23-25
  3.3 定子磁链观测模型  25-28
  3.4 直接转矩控制系统的结构  28-33
  3.5 直接转矩控制系统的高速调节方案  33-34
  3.6 直接转矩控制系统的仿真研究  34-36
  3.7 本章小结  36-37
第四章双级矩阵变换器—异步电动机直接转矩控制系统  37-51
  4.1 主电路拓扑结构  37-38
  4.2 系统控制策略  38-46
    4.2.1 逆变级控制策略  38-43
    4.2.2 整流级控制策略  43-46
  4.3 系统总体结构框图  46
  4.4 仿真结果  46-49
  4.5 本章小结  49-51
第五章双级矩阵变换器—异步电动机直接转矩控制系统实验研究  51-57
  5.1 系统整体结构  51-54
    5.1.1 主电路部分  51-52
    5.1.2 驱动电路部分  52
    5.1.3 接口控制部分  52
    5.1.4 A/D卡数据采集部分和PC机数据处理部分  52-54
  5.2 实验结果  54-56
  5.3 本章小结  56-57
第六章总结与展望  57-59
参考文献  59-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间主要研究成果  66

双级矩阵变换器—异步电动机直接转矩系统控制策略研究

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