中文翻譯論文-異步電動(dòng)機(jī)基于svpwm的簡(jiǎn)化三電平矢量控制系統(tǒng)的研究

中北大學(xué)2013屆畢業(yè)論文第11頁(yè)共10頁(yè)異步電動(dòng)機(jī)基于SVPWM的簡(jiǎn)化三電平矢量控制系統(tǒng)的研究1緒論三電平逆變器是應(yīng)用于高壓大容量傳輸領(lǐng)域的電源轉(zhuǎn)換器,起源于1977年德國(guó)學(xué)者霍爾茲提出的三電平逆變器主電路及其程序。1980年,納夫萊和日本長(zhǎng)岡大學(xué)的一些人在此基礎(chǔ)上繼續(xù)研究發(fā)展,用一對(duì)二極管取代了輔助夾開(kāi)關(guān),并且連接到上部和下部引腳主要開(kāi)關(guān)的中點(diǎn)的按順序分別補(bǔ)足中點(diǎn)箝位。圖1顯示了該二極管中性點(diǎn)固定三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1二極管中性點(diǎn)固定三電平逆變器拓?fù)鋱D2簡(jiǎn)化三電平SVPWM算法三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每一相需要四個(gè)功率開(kāi)關(guān),兩個(gè)鉗位二極管,和四個(gè)持續(xù)流二極管。不同的開(kāi)關(guān)組合能產(chǎn)生不同的電壓空間矢量規(guī)范，三電平逆變器可以產(chǎn)生27種不同的電壓空間矢量規(guī)范,每個(gè)適量對(duì)應(yīng)著三電平逆變器不同的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。三電平電壓空間矢量圖如圖2所示。圖2三電平電壓空間矢量三電平電壓空間矢量比兩電平電壓空間矢量復(fù)雜很多。過(guò)去，多數(shù)的三電平電壓空間矢量控制方式是將一個(gè)象限劃分為四個(gè)小三角形。然后在每個(gè)小三角形里解決每個(gè)有效矢量動(dòng)作時(shí)間。解決所有的24個(gè)小三角形計(jì)算量是巨大的，為了確定的模式向量合成它需要解決在每個(gè)象限每個(gè)三角形的開(kāi)關(guān)角。所以與三角載波比較時(shí)我們可以計(jì)算比較。這個(gè)計(jì)算方法是復(fù)雜的,很難適用于拓?fù)涞娜?jí)或n能級(jí)(n≥3)逆變器。三電平空間矢量可以被認(rèn)為是由傳統(tǒng)二級(jí)空間向量構(gòu)成的6個(gè)小六角形。三電平空間矢量圖的每一個(gè)六角形的中心是小六邊形內(nèi)部的頂點(diǎn)。三級(jí)空間矢量的分析如圖3所示圖3三電平空間矢量分析三級(jí)電壓空間矢量平面原始點(diǎn)是V0，當(dāng)我們將三電平電壓空間矢量平面減為兩相電壓空間矢量平面時(shí)，期望合成輸出電壓空間矢量的平面轉(zhuǎn)化為包含參考電壓空間矢量的小六角形。原始點(diǎn)的6小六角是V1、V2、V3、V4、V5和V6.修正后我們可以考慮新的參考電壓空間向量作為所需的輸出電壓空間矢量，然后按有效的順序變換每個(gè)有效矢量和零矢量的坐標(biāo)，然后整個(gè)研究平面完全轉(zhuǎn)換為兩級(jí)電壓空間矢量平面。以下分析是專(zhuān)注于向量的動(dòng)作時(shí)間受到坐標(biāo)變換的影響是基于第一象限的第一個(gè)小六邊形:Vref是未修正前的參考電壓空間矢量，V1、V7、V8分別是主要的向量,二級(jí)矢量和零矢量的三級(jí)電壓空間矢量平面,t6、t4、t0分別是向量的動(dòng)作時(shí)間,一定有一個(gè)原始點(diǎn)的三個(gè)向量是包含參考電壓空間矢量小六角的原始點(diǎn)。每個(gè)向量在二電平平面的每個(gè)象限動(dòng)作時(shí)間的分析可以很容易地?cái)U(kuò)展到三級(jí)平面。在兩電平平面,當(dāng)參考電壓空間矢量在第一個(gè)象限:V6是主向量，V4是二級(jí)矢量，V0是零向量。這樣,這意味著,當(dāng)參考電壓空間矢量在第一象限,,主要矢量的動(dòng)作時(shí)間是公式(1),二次向量公式的動(dòng)作時(shí)間是(2),零向量動(dòng)作時(shí)間的是公式(3)。然后擴(kuò)展到了三電平平面:首先，我們應(yīng)該修改參考電壓空間矢量,這意味著Vαs_ref=Vα-Ed/3,Vβs_ref=Vβ,Ed是三電平拓?fù)涞闹绷鱾?cè)電壓。其次,分別用Vαs_ref和Vβs_ref,在公式1中替換Vα和在公式2替換Vβ。然后將Udc替換為Ed/2.這樣,我們把兩電平級(jí)逆變器的電壓空間矢量控制算法擴(kuò)展為三級(jí)逆變器。我們可以通過(guò)參考參考量改變開(kāi)關(guān)序列而解決中性點(diǎn)電位波動(dòng)的問(wèn)題。這個(gè)方法根據(jù)母線(xiàn)之間和更低的母線(xiàn)在重疊區(qū)域的實(shí)際電壓差選擇不同的部分。更多細(xì)節(jié)在這里也沒(méi)有討論。3無(wú)速度矢量控制算法3.1復(fù)雜矢量異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型異步電機(jī)電壓,磁鏈方程表示為一個(gè)復(fù)合向量如下所示:電磁轉(zhuǎn)矩方程如下:np是級(jí)對(duì)數(shù)。.3.2磁鏈觀測(cè)圖4顯示了無(wú)速度傳感器異步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng),系統(tǒng)采用速度和電流閉環(huán)控制,采用PI控制調(diào)節(jié)器,關(guān)鍵部分是磁鏈觀測(cè)模塊和速度觀測(cè)模塊。圖4無(wú)速度傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)圖5是一個(gè)完整的閉環(huán)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器。圖5完整的閉環(huán)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器它由一個(gè)開(kāi)環(huán)電流模型和自適應(yīng)電壓模型組成。隱含給定,前者可以提供跟多精確值,尤其是低速時(shí)。后者有一個(gè)相對(duì)寬的速度調(diào)節(jié)范圍,我們可以在兩者之間獲得流暢的轉(zhuǎn)換同時(shí)通過(guò)合理選擇閉環(huán)特征值有效的結(jié)合不同速度段的優(yōu)勢(shì)，這可以用于大速度范圍的轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)。3.3電流模型根據(jù)公式(5)和(6),異步電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)系電流模塊如下:d軸符合轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的方向,所以q軸是0。經(jīng)過(guò)Park反變換,兩相靜止坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)子磁鏈可用。.電流模塊的輸出,也就是兩相靜止坐標(biāo)系定子磁鏈ψiαβ可以計(jì)算如下：3.4電壓模塊應(yīng)用定子電壓電流測(cè)量,兩相靜止坐標(biāo)系定子磁鏈可以表達(dá)如下:Ucomp,αβs是考慮到純積分零點(diǎn)漂移的補(bǔ)償值,初值問(wèn)題,定子阻抗測(cè)量誤差及觀測(cè)誤差引起的電動(dòng)勢(shì)值太小等等。低速度時(shí),由PI輸出器的補(bǔ)償值如下：.變換方程(13),可用的電壓模型兩相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)子通量表達(dá)式:最后,計(jì)算轉(zhuǎn)子磁通角：4系統(tǒng)組成該系統(tǒng)主要由主電路和控制器組成。4.1主電路主電路采用典型的交流-直流-交流電壓源逆變結(jié)構(gòu)，圖1顯示了特定的拓?fù)鋱D,整流部分的功率器和環(huán)節(jié)逆變器采IGBT,直流環(huán)節(jié)的中間部分使得電容濾波器獲得一個(gè)平滑的直流值。通過(guò)功率器件的開(kāi)關(guān),逆變部分輸出交流電壓脈沖序列。4.2控制器以TMS320F2812DSP和CPLD.DSP為核心和基礎(chǔ)的系統(tǒng)控制主電路可以達(dá)到系統(tǒng)初始化和系統(tǒng)脈沖的輸出的功能。模擬部分主要完成電源和電機(jī)電壓和電流信號(hào)的獲取。數(shù)字部分主要是完成方向電機(jī)的啟動(dòng)和停止信號(hào)采集。光纖觸發(fā)部分主要是實(shí)現(xiàn)電氣隔離控制電路和主電路,DSP的PWM信號(hào)以光的形式輸出到IGBT觸發(fā)板的光學(xué)表面,這可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。圖六顯示了系統(tǒng)的整體框架。圖6系統(tǒng)整體框架5運(yùn)行結(jié)果系統(tǒng)分析基于以上的硬件設(shè)計(jì),在本論文中使用簡(jiǎn)化的三電平SVPWM控制技術(shù),基于TMS320F2812DSP組建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，應(yīng)用無(wú)速度傳感器矢量控制,按照合成矢量序列輸出所需電壓。使用AgilentMSO6014A100M從數(shù)/模輸出波形獲得模數(shù)混合示波器實(shí)驗(yàn)波形。結(jié)果如圖7a-d所示,圖7a-b顯示了55kW異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)波形相電壓,相電流，轉(zhuǎn)子磁鏈和通量角當(dāng)頻率50HZ且空載時(shí),圖7c-d顯示了當(dāng)以.50HZ空載啟動(dòng)是的相電壓波形，相電流，及給定速度速度辨識(shí)的結(jié)果。圖755KV異步電機(jī)50HZ空載啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)波形我們可以從以上實(shí)驗(yàn)波形得出結(jié)論。當(dāng)使用簡(jiǎn)化SVPWM控制算法去實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器矢量控制時(shí),輸出電壓電流波形是理想的,磁鏈估計(jì)及速度都獲得了較高精度。此外,從啟動(dòng)波形看，該系統(tǒng)具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力,增速時(shí)間在1.5s之內(nèi),充分反映了矢量控制的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明無(wú)速度傳感器矢量控制算法是簡(jiǎn)潔的，并能實(shí)現(xiàn)良好的性能，具有良好的推廣價(jià)值?；贑8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線(xiàn)間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線(xiàn)切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線(xiàn)性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門(mén)傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專(zhuān)用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門(mén)機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開(kāi)發(fā)基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計(jì)基于MSP430單片機(jī)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放功能的嵌入式電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的氨分解率檢測(cè)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)鍋爐的單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)控制的電磁振動(dòng)式播種控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)的WDR-01型聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀的研制一種RISC結(jié)構(gòu)8位單片機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的公寓用電智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)