基于三电平逆变器下的高速电主轴建模与仿真

目的研究多电平逆变器、拓扑结构及转矩控制器的原理,解决电主轴直接转矩控制中存在转矩脉动较大的问题.方法基于电主轴定子磁链及转矩控制基本原理,提出了一种基于三电平逆变器的新型方案.采用三电平逆变器及基于神经网络的多层滞环转矩控制,建立电主轴直接转矩控制系统.利用MATLAB/Simulink搭建三电平逆变器,多层滞环转矩调节器及电气系统,建立电主轴直接转矩控制的仿真模型.结果建立了电主轴直接转矩控制系统仿真模型,在转矩负载恒定和转矩负载跳变的情况下,得到电主轴转矩波形,并对几种不同的仿真模型进行了对比及分析.结论在电主轴直接转矩控制系统上采用三电平逆变器及多层滞环转矩调节器可减少转矩脉动,改善了系统的响应特性,优化了系统的响应速度.     

三电平SVPWM逆变器矢量控制系统的故障仿真

牵引传动系统是动车组的核心技术,三电平矢量控制的电机逆变器的故障诊断非常重要.本文以CRH2动车组的三电平电机逆变器为背景,建立了三电平空间矢量脉冲调制(SVPWM)逆变器控制系统的Matlab/Simulink模型,并进行了仿真,分析了5种常见故障对三电平逆变器的输出电压、电流、转矩和转速的波形及电机性能的影响,以便为CRH2动车组的三电平逆变器的故障诊断提供了技术参考.     

三电平逆变器直接转矩空间矢量脉宽调制算法研究

在深入分析三电平空间电压矢量调制基本原理的基础上,提出了一种改进的三电平逆变器直接转矩空间矢量脉宽调制控制算法,通过仿真结果验证了该算法的有效性。     

快速虚拟矢量调制的三电平直接转矩预测控制

提出了一种新颖的基于电压预测和快速虚拟矢量调制算法的二极管钳位式三电平逆变器供电的永磁同步电机直接转矩控制方案。系统基于广泛应用于中高压调速系统的二极管钳位式三电平逆变器,结合空间矢量调制思想,通过电压预测控制算法生成直接转矩控制所需的参考电压矢量,然后基于非正交60°坐标系,构建虚拟矢量合成参考电压矢量,采用平衡因子调整冗余小矢量的作用时间,对中点电压进行滞后补偿控制,基本电压矢量的选取和作用时间计算十分简单,实现了快速空间矢量调制。仿真结果验证了该控制方案的可行性,三电平逆变器输出电压幅值跳变和直流侧中点电位得到有效控制,并获得了良好的动态和稳态调速性能。     

地铁车辆三电平逆变器主传动系统仿真

三电平逆变器较两电平逆变器具有输出波形好、脉冲频率低、对器件耐压要求低、输出的谐波分量低等优点,三电平的牵引逆变器在日本和德国的地铁车辆中均已应用。直接转矩控制具有结构简单、转矩响应快以及对参数鲁棒性能好等优点,已广泛应用于异步电动机的调速系统。现提出一种三电平异步电动机直接转矩控制（DTC）系统,将磁链划分为12个区间,通过定子磁链观测和转矩计算,就可以得到使磁链为圆形的18个电压矢量。仿真结果表明,该方法在三电平逆变器供电的异步电动机上有效地实现了基于18矢量法的DTC系统,并能达到较好的控制性能。     

基于ANN的三电平逆变器开关矢量选择器

大容量传动场合中,多电平电压型逆变器得到广泛的应用,但是多电平逆变电路输出矢量的选择较为困难。在细致地分析了三电平电路的输出矢量后,总结了其矢量变化的规律,以异步电动机直接转矩控制为例,提出一种根据磁链和转矩误差选择输出矢量变化量的方法,简化了输出电压矢量的选择过程。并利用所提的方式设计输出矢量选择表,以其为导师对人工神经元网络进行训练,实现了三电平逆变器直接转矩控制的人工神经元网络输出矢量选择器。这种开关矢量选择器可以极大地简化获得输出电压矢量的过程,并可推广至更多电平数的逆变电路中。最后,通过仿真实验验证了所提出矢量选择器的有效性。     

不对称级联逆变器的并联电能质量调节器

针对传统结构的有源滤波器（APF）具有运行效率较低、难于实现大容量化等问题，提出了基于不对称级联多电平逆变器的并联型电能质量调节器（PQC）及其控制系统．在PQC中，不对称级联多电平逆变器的各单元逆变器的输出额定电压呈3的幂次方增长，N个单元逆变器的级联可以输出3^N电平的阶梯波电压，具有良好的波形跟踪能力．PQC可以同时用于电力系统无功、谐波及不对称补偿，具有响应速度快、补偿效果好、运行效率高和易于实现大容量化等优点．数学推导和仿真分析验证了其正确性．     

三电平逆变器中点电位波动控制方法的研究

三电平逆变器控制的一个重要问题是中点电位波动．针对二极管嵌位三电平逆变器的中点电位波动问题，提出了根据负载电流、中点电位波动方向以及作用的电压来选取电平作用模式来控制中点电位波动的方法．仿真结果表明，采用改变电平作用模式的方法可以有效地控制中点电位波动．     

新型异步电动机直接转矩控制系统仿真

针对基于直接转矩控制的异步电动机运行时存在较大的电流及转矩脉动问题,提出一种用新型逆变器减小转矩和电流脉动的方法,在原有普通逆变器的基础上增加一个Boost电路,使逆变器有三种不同的输出电压,形成十二电压矢量,定子磁链轨迹更接近圆形。仿真结果表明：改进后系统使逆变器开关频率减小,损耗降低,转矩有明显的改善。     

三电平逆变器直接转矩控制系统研究

阐述了三电平逆变器直接转矩控制的基本原理、拓扑结构和控制策略,提出了一种简化的三电平逆变器异步电机直接转矩控制方法,利用Matlab/Simulink建立仿真系统,仿真结果验证了系统设计和控制策略的正确性。     

基于虚拟矢量合成的三电平直接转矩控制方法

研究了一种新颖的基于虚拟矢量合成的永磁同步电机三电平直接转矩控制方法.基于通用的二极管钳位式三电平逆变器,将空间矢量调制与直接转矩控制相结合,在分析各基本电压矢量中点电流特性基础上,对原空间电压矢量中的中矢量和长矢量部分分解,构造虚拟中、长电压矢量,合成参考矢量.减小中矢量对中点电压平衡的影响,同时增大了冗余短矢量对中点电压的补偿作用.仿真结果证实了该方案的正确性.     

一种基于空间矢量的脉冲宽度调制方法与实验研究

终端级联式五电平逆变器是将两台三电平逆变器的输出终端通过开绕组电机级联而成,针对终端级联式五电平逆变器中存在的共模电压和中点电位平衡问题,研究了一种空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)策略。该方法完全采用零共模电压矢量来消除电机端共模电压;与传统二极管钳位型三电平逆变器相比,所采用的零共模电压矢量对直流侧中点电位的影响更为复杂,基于此采用一种平衡因子控制法来平衡中点电位。仿真和实验结果表明,该方法能完全消除共模电压,较精确地控制中点电位平衡。     

基于移相调功的三电平超音频感应加热电源

多电平逆变器用于高电压大功率场合,可有效解决单只功率开关器件电压及电流定额受限的难题.基于这一优点,设计了适用于负载串联谐振的三电平感应加热逆变电源,给出了三电平逆变电源的拓扑结构,并采用PS-PWM(移相-脉宽调制)输出功率控制策略,在有效控制和调节输出功率的同时,改善了输出电压与电流波形的质量.采用PS-PWM控制方法,在器件额定电压确定时可提高1倍逆变器容量,且输出电压和电流的谐波也明显减少.利用PSPICE对25 kHz、540Vdc的超音频感应加热逆变电源的实际工况进行了仿真,理论分析与仿真结果验证了文中提出的三电平逆变器拓扑结构及功率控制策略的正确与合理性.     

IGBT 逆变器实现的转矩控制调速系统

本文研究了三相电压型ＩＧＢＴ逆变器组成的直接转矩调速系统的控制原理，以及由Ｉｎｔｅｌ８０９８单片机控制系统，并进行计算机仿真和实验研究。研究结果表明：直接转矩控制系统结构简单，调速性能优越，对电机参数不敏感，很有发展前途。     

Implementation of Direct Torque Control Scheme for Induction Machines with Variable Structure Controllers

A torque control scheme for high-performance induction machine drives was developed to overcome some disadvantages of direct torque control （DTC）. In the improved DTC method, the stator flux and the torque controllers use variable-structure control theory which does not require information about the rotor speed. Space vector modulation is applied to the voltage source inverter to reduce the torque, stator flux, and current ripples. The digital signal processor-based implementation is described in detail. The experimental results show that the system has good torque and stator flux response with small ripples.     

直接转矩模糊控制感应电动机驱动系统的研究

直接转矩控制是一种新型的感应电动机控制方法,设计的关键是怎样选择适当的定子电压矢量来使定子磁链和转矩限制在它们的允许范围内.然而由于滞环控制器的特点,不论转矩偏差的大小均采取同样的开关策略,因此,在起动或给定转矩、给定定子磁链发生阶跃变化时的响应较缓慢和产生大的转矩脉动.用模糊控制器可以解决这个问题.仿真结果证明此方案可行.     

三电平逆变器的直流侧电压平衡控制新方法

三电平逆变器应用于中高压游梁式抽油机变频驱动装置不仅可以节能降耗，而且能提高油井的采收率。然而，中点箝位式三电平逆变器的直流侧电压平衡问题直接影响逆变器及其电机调速系统的可靠性。在分析其产生原因的基础上，提出了一种压频转换式电压平衡控制新方法，并给出了利用87C196MC单片机实现的具体编程思路。该方法不受逆变器输出交流电压的影响和限制，实现简单，特别适合于单片机的控制，而且可以扩展到多于三电平的逆变器。仿真和实验结果证明了该方法的正确性。