基于三电平逆变器的异步电动机矢量控制系统研究

摘要

近年来,随着电力电子技术、微控制器技术以及矢量控制理论的迅猛发展,异步电机系统控制技术取得了巨大的进步。目前,交流调速系统已取代直流调速系统成为电力传动领域的主流。本文以CRH2动车组的异步牵引电机为对象,以MATLAB 2007b作为软件平台,对三相交流异步电机矢量控制系统进行了仿真研究,在该矢量控制系统PI控制器参数的整定中采用了遗传算法,仿真结果表明该系统的转速误差在2％以内。
　　 论文通过简要介绍交流异步电机矢量控制理论及其相关技术的发展历史与现状,从而逐步引出论文所研究的内容。通过扼要讨论异步电机的电磁转矩控制理论、理想数学模型、坐标变换和按转子磁场定向的矢量控制原理,为高性能异步电机控制奠定了理论基础。另外,通过讨论60°坐标系下的SVPWM算法、中点电压不平衡原理与中点电压平衡控制、死区效应分析及补偿和异步电机矢量控制系统设计方案等为矢量控制系统的研究准备了理论基础。
　　 论文以CRH2动车组异步牵引电机为对象、在MATLAB 2007b软件平台下,实现了60°坐标系下基于三电平逆变器的异步电机SVPWM控制系统。为了弥补设计者经验的不足,在m脚本程序中应用标准遗传算法对系统的磁通调节器、转矩调节器、电流电压变换子模型中电压解耦模块调节器的PI参数进行整定。仿真表明该系统的转速误差在2％以内。
　　 最后,论文结合dsPIC微控制器,讨论了矢量控制系统软件部分的设计思路,并在相关软件开发平台进行了该矢量控制系统软件代码的开发和仿真,采用文中所述方法可提高编程效率。