文档介绍：摘要
中压大功率变频器技术与控制策略的研究
摘要
本论文以单元串联多电平中压大功率变频器为研究对象,主
要针对中压变频器的技术,控制策略以及实验系统的设计
和实验进行了较为全面的理论分析、仿真和实验研究。
本文首先研究了单元串联多电平中压变频器的技术。从
两电平载波型控制入手,分析了多电平逆变器的移相
控制方法。通过研究和之间的本质联系,
提出了一种适用于多电平逆变器的载波型控制方法,并
与移相控制方法进行了比较研究。
为了提高中压变频器的控制性能,对工艺调节器和瞬时停电
再起动进行了深入研究。针对工艺调节器采用常规模糊控制器存
在稳态精度低和控制规则不可调的缺点,本文分别研究了增加量
化论域的模糊控制器和规则自调整模糊控制器,仿真和实验
结果都表明该工艺调节器具有良好的控制效果。为了实现瞬时停
电再起动功能,针对中压大功率变频器的特点,提出了一种具有
最大电流限制功能的基于定子电流矢量的转速估算方法,该方法
能有效地实现无跳闸的瞬时停电再起动。
采用数字信号处理器为主控芯片构造了用于控制单元
串联中压变频调速系统的全数字化实验系统。采用模块化程序设
计方法设计了系统的控制软件,并着重对其中几个重要功能进行
了详细分析,最后给出了实验结果及分析。
【关健词】单元串联中压变频器技术模糊控制
瞬时停电再起动模块化
【论文类型】应用研究
未逸导师周君
西安交通大学硕士学位论文
绪论
绪论
研究背景及意义
我国有大量的功率传动机械,如大功率风机、泵类负载是工
业生产中应用最为广泛的通用机械设备,年耗电量约占工业总耗
电量的。由于缺少简单可靠、性价比适中的中压调速装置,
过去一般采用挡板或阀门进行风量〔或流量调节,电动机
直接恒速拖动,装置裕量较大,运行时负荷率低,能源浪费严重。
若采用调速传动,通过改变转速来调节流量和压力,可以节约大
量的电能,据统计,平均节电率可达
对风机、泵类设备通过变频调速系统来调节流量或压力实现
节能,在低压范围内得到了广泛的应用,但在中压大功率范围内
由于技术和成本的原因,应用受到了很大的限制。近年来随着电
力电子技术及功率器件在高电压、大电流、高频率、模块化等方
面水平的提高,中压变频器技术日趋成熟,应用也越来越广泛。
我国中压变频器市场潜力巨大,应用前景十分广阔,目前国
内在中压变频调速领域展开了积极的研究。尽快推出新一代高性
能中压变频器,对提高我,提高产
品的产量和质量,大幅度降低能耗,节约能源、治理环境污染等
方面具有非常重要的经济效益和社会效益
中压变频器的现状与发展趋势
甲中压变频器的现状
目前国外中压变频器的产品和技术相对成熟,但尚未形成统
一的拓扑结构根据实现中压的途径,大致可以分为两类一是
有输出变压器的中一低一中方案,二是无输出变压器的中一中方
案。后一种方案又主要采用两种结构一是器件串联结构,二是
多电平结构,下面对这几种方案分别加以介绍。
有输出变压器的中一低一中方案’
如图所示,先用一台降压变压器把中压降为低压,经过
通用低压变频器变频,再用一台升压变压器把低压升至中压,这
种方案实质上还是低压变频器,只不过从电网和电机两端来看是
高压的。优点是采用了标准低压变频器,缺点是存在中间低压环
节,电流大且系统复杂,变频器输出含有高次谐波和直流分量,
西安交通大学硕士学位论文
升压变压器必须特殊设计同时,多用了两台变压器,增加了成
本和占地面积,损耗大,降低了系统的效率。
降压变压器升压变压器
图具有输出变压器的中一低一中方案
器件串联方案
无输出变压器的器件串联方案一般采用两电平电流源逆
变器结构,如图所示的三相逆变桥结构图。为了实现较高的
电压输出,采用器件串联技术为了削弱输入电流谐波,网侧整
流器采用或脉波多重化整流电路中间直流环节采用电感
滤波,三个器件串联,交流侧采用电容器滤波作为输出滤波
器,使得输出电压电流波形都接近于正弦波。
图器件串联逆变器
采用器件串联方案的典型产品如美国公司的旧产品
电流型和新产品电流型中压变频器。
多电平方案
所谓“多电平”始于三电平,由等年首次提出
基本原理是将几个电平台阶合成阶梯波以逼近正弦波输出。
多电平结构目前主要有三种电路拓扑二极管箱位
多电平逆变器,其中,三电平逆变器时也称为中
点箱位简称三电平逆变器浮动
电容器多电平逆变器逆变单元串联
多电平逆变器。多电平结构用于中压大功率场
绪论
合,除了解决元件耐压低的问题外还有许多优点,如电压矢量多,