文档介绍：东华大学
硕士学位论文
10KV单元串联式高压变频器及其矢量控制策略的研究
姓名:李光
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:王直杰
20080101
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摘要
随着高压电动机对调速性能、节能增效要求的增加,高压变频器
得到了日益增长的需求,对其结构原理和变频调速算法的研究是当前
电气传动领域的热点问题。本文对单元串联式高压变频器进行
了全面的研究与设计:分析了其电路原理和控制方式;给出了模拟量
控制电路的实现和整机评价试验结果;并对高压变频器的无速
度传感器矢量控制策略进行了设计。
本文首先分析了高压变频器的主电路拓扑结构和功率单元
电路的设计原理,基于功率单元的串联式结构和多电平移相式
术,使变频器的输出电压具有多级阶梯电平和高开关频率的特性,输
出波形良好。接着,分析了控制电路的构成和功能。重点是模拟量控
制电路的设计和实现,运用对电路进行了仿真,运用
缘缏方猩杓撇⑶彝瓿蒔制板,最终成功运用于高压
变频器。
对单元串联式高压变频器的整机评价试验进行了详细介
绍,通过在各种工况下的测试,给出了功率单元和整机的各项试验数
据和波形,评价结果证实高压变频器的整机特性和功率单元内
各器件满足设计要求。
最后对无速度传感器矢量控制策略在高压变频器上的应用
进行了研究。基于转子磁链定向矢量控制理论,设计了磁链闭环无速
度传感器矢量控制系统,并运用/对系统进行了仿真
研究。电流调节器、磁链调节器和速度调节器以期望的响应为基准的
设计方式,使实际值能很好的跟随指令值。扰动观测器解决了动态降
速的闯题,使系统动态抗扰性能提升。对比分析了两种改进电压模型
磁链观测器,仿真结果表明励磁电流补偿模型相比磁链参考值补偿模
型具有更好的动态性能,观测磁链值更加准确。在转速估算方面,动
态转速估计器结合速度滤波和超前校正补偿的设计,使系统在高速和
低速状态下都能取得良好的转速转矩特性。此外,对模型参考自适应
方法进行了一些仿真研究。两种转速估算方法的仿真结果证明
了其可行性。
关键词:单元串联式高压变频器,模拟量控制电路,无速度传感器,
转子磁链定向,磁链观测,转速估计
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东华大学学位论文原刨性声明
本人郑重声明:我恪守学术道德,崇尚严谨学风。所呈交的学位
论文,是本入在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除
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学位论文作者签名:瘁材
冒期: 年月目
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不保密回。
学位论文作者签名: 摩籼指导教师签名:王互
日期: 年月日日期:伊苫年≯月
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高压变频器概述
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●我国高压电动机调速现状
大部分高压电动机都有调速要求,但实际进行了高压变频改造的只是其中的
极少部分。大部分仍保留着原有的调速方式,如变极、串极、转子串电阻、定子
调压、电磁离合器、液力偶合器等调速方式。冶金行业的一些大型电机仍使用直
流电动机进行调速。
特别是对于风机、泵类负载,选型按最大容量且留有一定裕度,实际运行时,
这类负载常处于低负荷状态,而用于这类负载的高压电动机只能全速运行,通过
调节阀门、挡板调节流量,或者采用液力偶合器进行调速。阀门、挡板节流损失
严重,且响应慢,存在非线性区;执行机构不很可靠。液力偶合器也存在严重的
偶合损失和转差损失,且调速精度差,非线性严重,运行不可靠。如果这类高压
电动机使用高压变频器调速,阀门挡板可