基于矩陣變換器的異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，隨著電力半導(dǎo)體器件及微電子器件特別是微型計算機(jī)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，再加上現(xiàn)代控制理論，特別是矢量控制技術(shù)向電氣傳動領(lǐng)域的滲透和應(yīng)用，使得交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)日臻成熟。以矢量控制為代表的交流調(diào)速技術(shù)通過坐標(biāo)變換重建電機(jī)模型，從而可以像直流電機(jī)那樣對轉(zhuǎn)矩和磁通進(jìn)行控制，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已經(jīng)可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。因此，研究由矢量控制構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)已成為當(dāng)今交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中研究的主要發(fā)展方向。
　　 傳統(tǒng)的矢量控

2、制系統(tǒng)按照其核心裝置一變頻器的不同，可分為交一交變頻調(diào)速系統(tǒng)和交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)。它們雖具有結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、技術(shù)成熟、可靠等優(yōu)點，但也存在功率因數(shù)較低、諧波豐富、無法實現(xiàn)能量的雙向傳遞等一系列的缺陷。而新型的變頻裝置-矩陣變換器屬于交-交-次性變換、無中間濾波電容、能夠產(chǎn)生正弦的輸入電流和輸出電壓。故將矩陣變換器作為新一代矢量控制系統(tǒng)的核心裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)減少諧波危害、抑制電網(wǎng)污染、提高電源質(zhì)量并實現(xiàn)能量雙向流動，達(dá)到科學(xué)合理用電

3、的效果，使矢量控制系統(tǒng)擁有更廣闊的發(fā)展前景。
　　 本文首先介紹了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀；然后，從矩陣變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā)，對矩陣變換器空間矢量調(diào)制及四步換流策略進(jìn)行了理論分析推導(dǎo)；接著，對異步電動機(jī)矢量控制基本原理及基于矩陣變換器的異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了深入的分析，并在此理論分析的基礎(chǔ)上，采用矩陣變換器替代傳統(tǒng)變頻器作為變頻電源的方案，構(gòu)成了新型的異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)，在發(fā)揮矢量控制系統(tǒng)本身所具有良好

4、的傳動性能的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步實現(xiàn)了對電網(wǎng)諧波污染的控制，并實現(xiàn)了電機(jī)的四象限運(yùn)行，達(dá)到高效與節(jié)能的目的。
　　 最后，綜合矩陣變換器的控制策略及異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向理論，采用計算機(jī)仿真方法分別建立了矩陣變換器仿真模型以及基于矩陣變換器的異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真模型，對矩陣變換器的控制原理、輸入、輸出性能以及矢量控制系統(tǒng)的的優(yōu)質(zhì)的抗擾能力及四象限運(yùn)行特性進(jìn)行分析驗證，展現(xiàn)了該新型交流調(diào)速系統(tǒng)的廣闊發(fā)展前景，并針對基于矩陣變換器