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基于矩阵变换器的异步电动机矢量控制系统研究

近年来,随着电力半导体器件及微电子器件特别是微型计算机及大规模集成电路的发展,再加上现代控制理论,特别是矢量控制技术向电气传动领域的渗透和应用,使得交流电机调速技术日臻成熟。以矢量控制为代表的交流调速技术通过坐标变换重建电机模型,从而可以像直流电机那样对转矩和磁通进行控制,交流调速系统的调速性能已经可以和直流调速系统相媲美。因此,研究由矢量控制构成的交流调速系统已成为当今交流变频调速系统中研究的主要发展方向。传统的矢量控制系统按照其核心装置—变频器的不同,可分为交-交变频调速系统和交-直-交变频调速系统。它们虽具有结构简单、易于控制、技术成熟、可靠等优点,但也存在功率因数较低、谐波丰富、无法实现能量的双向传递等一系列的缺陷。而新型的变频装置-矩阵变换器属于交-交一次性变换、无中间滤波电容、能够产生正弦的输入电流和输出电压。故将矩阵变换器作为新一代矢量控制系统的核心装置,能够实现减少谐波危害、抑制电网污染、提高电源质量并实现能量双  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州交通大学
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基于双桥矩阵变换器异步电动机矢量控制的研究

双桥矩阵变换器是一种新型的交-交电力变换器,它是在传统的矩阵变换器间接调制原理基础上推导而来的。和传统的矩阵变换器相比,具有诸多优点,例如,换流简单安全、整流侧可实现零电流换流;逆变侧开关换流和传统逆变器相同;能量双向流通;正弦输入与输出波形、功率因数可调;中间没有大电容,体积变小,响应更快;在一定的条件下,开关数量可以减少;箝位电路大大简化等。这些优点使得它更适合于交流传动系统。双桥矩阵变换器的出现,很好的改善了交流驱动系统。首先,本文研究双桥矩阵变换器的拓扑结构,基于双桥矩阵变换器的结构特点,确定了双桥矩阵变换器的调制策略,即整流级采用脉宽调制,逆变侧采用电压空间矢量脉宽调制的方式。在调制策略的基础上,对输入滤波器进行设计,得到了优化阻尼式输入滤波器,计算出来滤波器元件的参数。输入滤波器的使用,防止了开关器件开断带来的高次谐波倒灌入电网,滤除电网中的高次谐波进入双桥矩阵变换器,满足电网电能质量的要求。其次,分析三相异步电动机...  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>

中南大学
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矩阵变换器—异步电动机高性能调速系统控制策略研究

矩阵变换器是一种直接变换型交流—交流电力变换装置,具有一些优于传统脉宽调制变频器的特性,即能量双向流通、正弦输入与输出电流、可控的输入功率因数等,非常适合于应用到交流电动机调速领域。在交流调速系统中,使用矩阵变换器驱动异步电动机,一方面能够实现较好的传动性能,另一方面也可以满足日益严格的电网电能质量的要求。因此,矩阵变换器驱动异步电动机系统被称为下一代的交流电气传动模式。论文深入分析了矩阵变换器的拓扑结构,工作原理及直接空间矢量调制策略,提出了一种补偿输入电压不平衡的矩阵变换器调制策略。从统一的观点出发,引入基于开关状态的空间矢量描述的占空比矢量的概念,建立了涵盖各种不同调制策略的矩阵变换器的统一非线性解析模型。在矩阵变换器的实际应用中,为了满足电磁兼容性(EMC)的要求,通常在电源与开关矩阵之间接有输入滤波器。输入滤波器反过来会降低开关功率变换器的动态性能,甚至使系统不稳定。论文深入分析了引入输入滤波器导致动态性能下降和潜在不...  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州交通大学
兰州交通大学

基于矩阵式变换器的异步电动机矢量控制调速系统的研究

交流调速技术是实现电气化节能目标的关键环节。矩阵式变换器较传统变频器而言具有众多优良的特性,例如具有正弦输入、输出性能,输入功率因数可接近为1,对电网无污染、结构紧凑、能量可以双向流通,能够实现带负载的四象限运行等。将矩阵式变换器应用到交流电动机调速领域非常合适,它不仅能实现良好的传动性能,而且可以满足当前严格的电能质量要求。主要研究内容如下:首先,阐述了三相-三相矩阵式变换器的典型拓扑结构及其工作原理,深入分析了矩阵式变换器调制算法的基本策略,对目前基于虚拟等效思想的双空间矢量调制算法做了较详细的分析,在此基础上计算了矩阵式变换器的电压利用率。同时对半软化四步安全换流策略进行了介绍。仿真结果验证了矩阵式变换器的优良特性。其次,阐述了基于转子磁场定向的矢量控制调速系统的工作原理,分析了坐标变换理论和异步电动机的动态数学模型,并运用MATLAB仿真软件建立了该变频调速系统的仿真模型,详细阐述了控制系统各个子模块的工作原理和建模过程...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

《天津科技大学学报》2007年04期
天津科技大学学报

基于矩阵变换器的异步电机矢量控制系统仿真研究

随着工业领域对交流调速系统性能要求的不断提升,使用高性能、“绿色”电力变换装置替代传统交—直—交变频器成为该领域中研究的热点.矩阵变换器本身具有输入/输出特性良好、输入功率因数高,可自由调节且与负载功率因数无关等优点,特别是可以实现能量的双向流动这一特点,使其易于实现电机的四象限运行.国外对矩阵变换器的研究始于80年代初期,对矩阵变换器的控制理论与控制技术的研究已趋于成熟,而我国对矩阵变换器的研究起步较晚,并且在理论研究与实际研制方面都与国际先进水平存在着一定的差距,特别是对基于矩阵变换器的调速系统这一课题的研究,仍处于起步阶段.因此,本文将矩阵变换器作为变频调速系统的功率变换电源,构成了基于矩阵变换器的异步电动机矢量控制系统[1,2],并使用MATLAB软件中的电力系统工具箱对系统进行了深入的仿真研究,证明了该方案既能保证系统具有良好的动态性能,又避免了因谐波污染带来的电力系统环保问题,从而为矩阵变换器在调速系统中的深入研究和...  (本文共4页) 阅读全文>>

太原科技大学
太原科技大学

基于矩阵变换器供电的异步电动机直接转矩控制系统研究

直接转矩控制技术是在20世纪80年代发展起来的一种交流调速技术,它是在定子坐标系下分析电机的数学模型,直接将定子磁链空间矢量和电磁转矩作为被控变量,对电磁转矩实现直接控制,控制方式更为简洁和快速,进一步提高系统的动、静态性能。但是其采用的交-直-交电压型逆变器给电网带来了谐波污染的问题。矩阵变换器具有能量双向流动、输入功率因数为1、输入输出正弦电流、不需要直流储能电容等优点,适用于交流调速的应用场合。本文以“基于矩阵变换器供电的异步电动机直接转矩控制”为主题,首先在简单阐述了直接转矩控制的基本原理和数学模型的基础上,详细分析了直接转矩控制的六边形磁链轨迹和近似圆形磁链轨迹两种策略的控制方法,并对近似圆形磁链控制的控制策略进行了仿真研究。其次针对矩阵变换器是功率器件较多,控制方法复杂的特征,从矩阵变换器的基本拓扑和工作原理出发,对矩阵变换器进行建模,引出了交-直-交型虚拟等效电路和间接矢量调制策略,详细分析了间接空间矢量调制和直接...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>