高壓變頻器矢量控制系統(tǒng)仿真研究-畢設(shè)論文中期報(bào)告

1、.本 科 畢 業(yè) 論 文 中 期 報(bào) 告 畢設(shè)課題 高壓變頻器矢量控制系統(tǒng)仿真研究學(xué)生姓名 謝 濤 學(xué) 號(hào) 12108020215 班 級(jí) 能源12-2 導(dǎo)師姓名 張 虎 2016年 4月 22日 論文主要內(nèi)容： 論文研究的主要內(nèi)容是基于間接磁場(chǎng)定向的多單元串聯(lián)高壓變頻器矢量控制系統(tǒng)的研究。 首先要了解多單元串聯(lián)高壓變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后針對(duì)多單元串聯(lián)高壓變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特殊性問(wèn)題，對(duì)該型高壓變頻器的調(diào)制策略進(jìn)行了深入的研究。通過(guò)分析PWM調(diào)制的基本原理，對(duì)PWM調(diào)制方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究。詳細(xì)地?cái)⑹隽硕噍d波脈沖的發(fā)生原理、構(gòu)成原則、具體實(shí)現(xiàn)方式，提供了一種基于DSP與FPGA的多脈沖數(shù)字

2、化實(shí)現(xiàn)方法，很好地解決了多單元串聯(lián)高壓變頻器的多脈沖驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。 其次，從矢量控制的基本理論出發(fā)，設(shè)計(jì)了基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng)。分析研究了矢量控制的兩個(gè)核心問(wèn)題:磁通觀測(cè)方法和轉(zhuǎn)速辨識(shí)方法。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型，對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，表明系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能和帶載能力。 1、 課題目前進(jìn)展情況（已完成的工作與成果）。1 多單元串聯(lián)高壓變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖1 兩單元串聯(lián)高壓變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 相比于其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，雖然多單元串聯(lián)高壓變頻器的整機(jī)系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜，串聯(lián)的單元數(shù)目多，但是在對(duì)高壓電機(jī)調(diào)速的應(yīng)用中，這種變頻器的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。主要優(yōu)點(diǎn)

3、有: 1)由于輸入側(cè)采用移相變壓器的多重化設(shè)計(jì)，使輸入電流諧波減小，也降低了對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾; 2)系統(tǒng)中每個(gè)功率單元都是采用獨(dú)立的直流電源供電，沒(méi)有其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在的電壓容易不平衡問(wèn)題; 3)輸出電壓臺(tái)階為各功率單元的直流目前電壓，這樣du/dt就很小，輸出噪聲低; 4)從效率上分析，在電動(dòng)機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)，整機(jī)效率可達(dá)95%以上; 5)安全可靠上來(lái)看，當(dāng)功率單元出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)的旁路技術(shù)可把有故障的功率單元旁路掉，不影響電動(dòng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。 當(dāng)然，這種結(jié)構(gòu)的不足之處是前端需要龐大的移相變壓器來(lái)提供眾多分離的直流電源。2 功率單元所采用的二重化調(diào)制方法 1)在相同的載波頻率下，載波移相SPWM方法

4、輸出電壓頻率是載波頻率的N倍(N單元串聯(lián)輸出); 2)在調(diào)制比M變化時(shí)，即輸出頻率變化時(shí)，各單元的輸出電壓幅值、頻率和功率器件的開(kāi)關(guān)頻率能夠保持相同。而其他PWM調(diào)制方式下，調(diào)制比M降低，會(huì)造成部分單元沒(méi)有PWM輸出，降低了輸出端等效頻率，增加了輸出電壓諧波含量。 圖2 H橋功率單元二重化調(diào)制示意圖3感應(yīng)電機(jī)矢量控制原理分析 圖3 感應(yīng)電機(jī)的矢量控制與解耦模型圖 3/2變換 2s/2r變換 首先把感應(yīng)電機(jī)定子側(cè)的交流電流經(jīng)過(guò)三相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)變換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d, q軸實(shí)際電流分量。d軸電流實(shí)際值可以求得轉(zhuǎn)子磁通實(shí)際值I' r，與轉(zhuǎn)子磁通給定值訶的偏差再經(jīng)過(guò)磁通環(huán)的PI調(diào)節(jié)

5、器處理，就可以得到d軸勵(lì)磁電流分量的給定值石，與d軸電流實(shí)際值的偏差再經(jīng)過(guò)電流環(huán)的PI調(diào)節(jié)器處理，可以得到d軸電壓值U，再通過(guò)電壓補(bǔ)償環(huán)節(jié)進(jìn)行d軸電壓的前饋解藕功能，這樣就得到了d軸的電壓分量。感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的給定值可與反饋值C,的偏差經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速環(huán)的PI調(diào)節(jié)器處理，可以得到q軸轉(zhuǎn)矩電流分量的給定值Z9 r與q軸電流實(shí)際值的偏差再經(jīng)過(guò)電流環(huán)的PI調(diào)節(jié)器處理，可以得到、軸電壓值U;，再通過(guò)電壓補(bǔ)償環(huán)節(jié)進(jìn)行q軸電壓的前饋解禍功能，這樣就得到了q軸的電壓分量。再經(jīng)過(guò)兩相旋轉(zhuǎn)到三相靜止的坐標(biāo)反變換，就可以得到三相定子的電壓值，可以用來(lái)經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制驅(qū)動(dòng)三相感應(yīng)電機(jī)。4 普通兩電平逆變器下電機(jī)矢量控制模型圖 圖 4 感應(yīng)電機(jī)的矢量控制模型圖 圖5 感應(yīng)電機(jī)的矢量控