現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中的磁鏈觀測與SVPWM技術(shù)研究.pdf

1、電機是完成機電能量轉(zhuǎn)換的裝置，既可作為動力源，又可作為執(zhí)行器使用。當今社會無論生產(chǎn)領(lǐng)域，還是消費領(lǐng)域都離不開電機。由于直流電機的控制性能很好，因此最早的電氣拖動多是由它承擔，但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本與維護費用高，再加之非本質(zhì)防爆等因素，限制了其拓寬應(yīng)用。相比之下交流電機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本與維護費用低、可用于惡劣環(huán)境(尤其是須防爆場合)等優(yōu)點，誕生不久便得到認可和廣泛應(yīng)用。遺憾的是交流電機控制性能大不如直流電機，以至于半個世紀前調(diào)速系

2、統(tǒng)幾乎是直流電機一統(tǒng)天下。能源危機，再加上控制理論、高速開關(guān)器件及微處理器技術(shù)的發(fā)展加速了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，在調(diào)速系統(tǒng)更新?lián)Q代的今天，大有取代直流系統(tǒng)之勢。加強對以交流電機為核心交流調(diào)速系統(tǒng)的研究，使之具備或有著超過直流系統(tǒng)所具有的高性能(寬調(diào)速范圍、隨動性和高效率等)，這是極富挑戰(zhàn)性、且也是極具實際意義的課題。 以感應(yīng)電機為對象的現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中，磁場定向控制(FOC)和直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)是當今兩大主流控制策略，無一例

3、外的用到電機的動態(tài)模型、電機定子或轉(zhuǎn)子的磁鏈估值和通過功率器件的開關(guān)去實現(xiàn)PWM電壓供電給電機。論文主要內(nèi)容正是圍繞上述三方面展開的，即：(i)建立感應(yīng)電機的動態(tài)仿真平臺；(ii)探討不同運行情況下的磁鏈估計計算(觀測)；(iii)研究實現(xiàn)空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的逆變器開關(guān)算法，以保證電壓利用率高、最少開關(guān)數(shù)和對稱性等要求。工程對象的研究結(jié)論須加以實驗驗證，至少是仿真實驗，這也是論文內(nèi)容的重要方面。研究成果分別發(fā)表在《電機技

4、術(shù)》、《2006中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集》、《Proceedings of The 2nd IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA 2007，EI檢索源)》及《微特電機(中文核心)》等刊物上。 論文各章節(jié)主要內(nèi)容如下： 在對交流調(diào)速技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展給以概述后，論文的第二章依據(jù)感應(yīng)電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，采用模塊化的方法建立其仿真

5、模型；在此基礎(chǔ)上，分別建立了感應(yīng)電機矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真平臺，并進行了驗證性實驗。論文第三章在目前幾種主要磁鏈觀測器的基礎(chǔ)上，提出了一種混合切換式的磁鏈觀測方法，討論了磁鏈模型之間的切換問題，并將其分別用于矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制中。論文第四章重點探討了SVPWM(空間電壓矢量脈沖寬度調(diào)制)技術(shù)，在傳統(tǒng)SVPWM技術(shù)的原理與算法基礎(chǔ)上，提出了改進算法，并將其用于矢量控制系統(tǒng)。利用本文所建立的感應(yīng)電動機矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿