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

1、電機(jī)是完成機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的裝置，既可作為動(dòng)力源，又可作為執(zhí)行器使用。當(dāng)今社會(huì)無(wú)論生產(chǎn)領(lǐng)域，還是消費(fèi)領(lǐng)域都離不開(kāi)電機(jī)。由于直流電機(jī)的控制性能很好，因此最早的電氣拖動(dòng)多是由它承擔(dān)，但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本與維護(hù)費(fèi)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(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本與維護(hù)費(fèi)用低、可用于惡劣環(huán)境(尤其是須防爆場(chǎng)合)等優(yōu)點(diǎn)，誕生不久便得到認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。遺憾的是交流電機(jī)控制性能大不如直流電機(jī)，以至于半個(gè)世紀(jì)前調(diào)速系

2、統(tǒng)幾乎是直流電機(jī)一統(tǒng)天下。能源危機(jī)，再加上控制理論、高速開(kāi)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(shì)。加強(qiáng)對(duì)以交流電機(jī)為核心交流調(diào)速系統(tǒng)的研究，使之具備或有著超過(guò)直流系統(tǒng)所具有的高性能(寬調(diào)速范圍、隨動(dòng)性和高效率等)，這是極富挑戰(zhàn)性、且也是極具實(shí)際意義的課題。 以感應(yīng)電機(jī)為對(duì)象的現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中，磁場(chǎng)定向控制(FOC)和直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)是當(dāng)今兩大主流控制策略，無(wú)一例

3、外的用到電機(jī)的動(dòng)態(tài)模型、電機(jī)定子或轉(zhuǎn)子的磁鏈估值和通過(guò)功率器件的開(kāi)關(guān)去實(shí)現(xiàn)PWM電壓供電給電機(jī)。論文主要內(nèi)容正是圍繞上述三方面展開(kāi)的，即：(i)建立感應(yīng)電機(jī)的動(dòng)態(tài)仿真平臺(tái)；(ii)探討不同運(yùn)行情況下的磁鏈估計(jì)計(jì)算(觀測(cè))；(iii)研究實(shí)現(xiàn)空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的逆變器開(kāi)關(guān)算法，以保證電壓利用率高、最少開(kāi)關(guān)數(shù)和對(duì)稱(chēng)性等要求。工程對(duì)象的研究結(jié)論須加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，至少是仿真實(shí)驗(yàn)，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(jī)技

4、術(shù)》、《2006中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)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(jī)(中文核心)》等刊物上。 論文各章節(jié)主要內(nèi)容如下： 在對(duì)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(dòng)機(jī)的動(dòng)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(jī)矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)，并進(jìn)行了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。論文第三章在目前幾種主要磁鏈觀測(cè)器的基礎(chǔ)上，提出了一種混合切換式的磁鏈觀測(cè)方法，討論了磁鏈模型之間的切換問(wèn)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(diǎn)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(jìn)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(dòng)機(jī)矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿