绕线式异步电动机直接转矩控制

摘要

变频器已经在我国成功推广应用，但是，相对于低压变频器，高压变频器以国外产品居多，高压变频技术的研究仍是难题。采用高压变频器的主要原因是高压电动机的应用，因为通常变频器的输出电压等级与电动机定子侧供电电压相匹配。对于高压绕线式异步电动机，如将定子短封，改为从转子供电，则可采用低压电源。依此原理，高压绕线式异步电动机的高压变频调速问题就转化成低压变频调速问题，又称转子变频（供电）调速。绕线式异步电动机采用转子变频（供电）方法已经应用，但其理论研究较少，控制策略主要采用矢量控制的方法，直接转矩控制没有应用。本文利用低压变频器中直接转矩控制技术，对定子短封后的高压绕线式异步电动机转子变频（供电），达到通过使用低压变频器实现高压绕线式异步电动机的变频调速的目的。
　　研究的主要内容有：推导绕线式异步电动机转子变频（供电）时的数学模型，根据数学模型建立绕线式异步电动机转子变频（供电）时的磁链观测模型，利用Simulink工具完成模型的仿真；推导SVPWM在规则采样方法时隐含的等效调制函数，采用二维傅里叶变换对线电压谐波进行分析，利用复系数表达式分频域讨论SVPWM逆变器线电压谐波含量情况，通过Simulink工具，建立基于SVPWM和SPWM逆变器模型，仿真得到两种不同调制方式的逆变器输出电压频谱；分析扩展卡尔曼滤波（EKF）的基本原理，设计EKF观测器，对电动机转子电阻以及转速进行估计，并利用Simulink工具，建立扩展卡尔曼滤波观测电动机转子电阻以及转速的模型；分析低压变频器中直接转矩控制原理，设计适合转子变频（供电）的控制系统，对定子短封后的高压绕线式异步电动机转子变频（供电），达到通过低压变频器实现高压绕线式异步电动机变频调速的目的，最后，通过建立Simulink仿真模型验证系统的性能。

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Contents

1 前 言

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究意义及主要工作

2 绕线式异步电动机数学模型

2.1 引 言

2.2 绕线式异步电动机数学模型

2.3 转子磁链观测

2.4 本章小结

3 SVPWM技术

3.1 引 言

3.2 SVPWM原理

3.3 SVPWM逆变器谐波分析

3.4 SVPWM逆变器仿真

3.5 本章小结

4 绕线式异步电动机参数辨识

4.1 引 言

4.2 扩展卡尔曼滤波原理

4.3 电动机转子电阻辨识

4.4 无速度传感器实现

4.5 本章小结

5 直接转矩控制系统

5.1 引 言

5.2 直接转矩控制系统

5.3 转子变频（供电）控制系统仿真

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 主要研究内容

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况

附 录