矩阵式变换器在异步电机交流调速系统中的应用

论文摘要

矩阵变换器是一种新型功率变换器,它能够实现直接的交–交变换。它无大容量贮能元件、动态响应快、输入功率因数高、能量可双向流通、有良好的输出电压输入电流波形。矩阵变换器的良好性能,一方面能将其运用于异步电机的交流变频调速,另一方面也可以满足日益严格的电网电能质量的要求。鉴于传统的变频调速系统在电网侧的污染,提出将矩阵式变换器应用到异步电机的交流调速中。文章概述了矩阵式变换器的拓扑结构、开关函数、换流策略。从空间矢量调制策略出发深入分析了交-交矩阵变换器的调制策略,并与经典交直交变换器进行了比较,得出交-交矩阵变换器无中间直流储能大电容以及对电网没有污染等结论。文中研究了矩阵式变换器的电流闭环控制系统并对主电路、输入滤波器、箝位保护电路、控制电路、驱动电路进行了详细设计。最后对系统进行了Simulink仿真研究,仿真结果验证了策略的可行性与正确性。本文将矩阵式变换器应用到异步电机的交流变频调速上对改善电网质量有着巨大的潜力,对响应国家提出的低碳、节能、环保具有深远的意义。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 交流调速系统的发展概况
• 1.3 矩阵式变换器的研究与发展
• 1.4 本文的主要研究内容与工作
• 2 矩阵式变换器原理
• 2.1 矩阵式变换器拓扑结构
• 2.2 矩阵式变换器的双向开关传递函数
• 2.2.1 双向开关构成
• 2.2.2 双向开关传递函数
• 2.3 矩阵式变换器的换流方法
• 2.3.1 换流控制的基本原理
• 2.3.2 四步换流策略
• 3 矩阵式变换器的调制策略
• 3.1 AV 法
• 3.2 空间矢量调制算法
• 3.2.1 矩阵式变换器的交-直-交等效变换
• 3.2.2 等效交-直-交结构的空间矢量调制
• 3.3 电流滞环跟踪控制法
• 3.4 矩阵式交-交变换器与传统交-直-交变换器的比较
• 4 矩阵式交-交变频器异步电机交流调速的软硬件设计
• 4.1 硬件电路设计
• 4.1.1 闭环组合控制系统
• 4.1.2 矩阵式变换器的实际电路结构
• 4.1.3 输入滤波器的设计
• 4.1.4 箝位保护电路设计
• 4.1.5 控制电路的设计
• 4.1.6 驱动电路
• 4.2 软件设计
• 4.2.1 主程序
• 4.2.2 周期中断处理程序
• 4.2.3 保护中断服务程序
• 5 系统仿真研究
• 5.1 仿真软件Matlab-Simulink 介绍
• 5.2 基于Simulink 的空间矢量调制策略的矩阵变换器的模型建立
• 5.2.1 双向开关系统模型
• 5.2.2 控制模块
• 5.2.3 检测模块
• 5.2.4 异步电机矢量控制数学模型
• 5.2.5 异步电机的Matlab 模块
• 5.3 矩阵变换器供电的异步电机调速模型
• 5.4 仿真分析
• 5.4.1 不同负载下的仿真结果
• 5.4.2 负载有干扰情况下仿真结果
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集