大功率交流传动系统PWM控制方案的优化研究

摘要

本文针对交流传动互馈试验台功率大、开关频率低的特点，对现有PWM技术进行了改进和优化研究。首先分别介绍了应用于三相电压型逆变器的SVPWM法和SHEPWM法，并将SVPWM与SPWM和SHEPWM做了比较。其中，对本文将要采用的空间矢量脉宽调制从空间矢量的由来、电压空间矢量的定义及基本电压空间矢量的获得、电压空间矢量的合成等方面进行了详细阐述。其次介绍了SVPWM的过调制原理，分析了几种不同的过调制算法，并在此基础上提出了相应的优化算法，即修正给定调制度的单模式算法和六边形内调制度不变的双模式算法。利用Matlab/simulink构建了三相电压型逆变器控制系统的仿真模型，此基础上实现了对SVPWM线性调制、过调制算法的仿真。从输出基波电压和谐波电流两个方面对已有的和本文提出的过调制算法作了比较研究，选定了一种最优的算法。最后在以数字信号处理器TMS320F243为核心的控制系统中实现了本文优选的控制算法。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1交流传动电力机车的发展和现状

1.1.2“双逆变器—电机”交流传动互馈试验台的提出

1.1.3电气传动的PWM控制技术

1.2本课题的提出

1.3本论文所做的主要工作

第二章电压型逆变器PWM控制方法比较研究

2.1变频调速控制系统

2.1.1变压变频控制原理

2.1.2 VVVF控制系统构成

2.2 PWM逆变器控制技术

2.2.1 PWM控制技术分类

2.2.2 PWM控制的性能指标

2.3空间电压矢量SVPWM

2.3.1空间电压矢量的概念

2.3.2基本电压空间矢量

2.3.3磁链空间矢量形成的原理

2.3.4电压空间矢量的合成

2.4指定谐波消除SHEPWM

2.4.1 SHEPWM原理

2.4.2开关角的计算

2.5几种PWM控制方法的比较和选择

2.5.1 SVPWM原理与SPWM的比较

2.5.2 SVPWM与SHEPWM的比较

2.5.3本文采用的PWM控制方法

第三章SVPWM过调制及其优化

3.1 SVPWM过调制控制原理

3.1.1逆变器输出电压矢量的范围

3.1.2 SVPWM过调制原理

3.1.3过调制时的平均相电压

3.2几种过调制算法介绍

3.2.1简单过调制算法

3.3.2 双模过调制算法

3.2.3改进的双模式过调制算法

3.2.4单模式过调制算法

3.2.5改进的单模式过调制算法

第四章SVPWM算法建模与仿真

4.1整体控制系统的建模

4.2 SVPWM线性调制仿真研究

4.2.1扇区判断和主辅矢量作用时间计算

4.2.2脉冲输出

4.3 SVPWM过调制仿真

4.3.1改进的双模式过调制算法的建模及仿真

4.3.2单模式过调制算法的建模与仿真

第五章控制系统设计

5.1硬件设计

5.1.1控制系统的总体构成

5.1.2双DSP数字系统设计

5.1.3模拟信号采样电路

5.2软件设计

5.2.1 SVPWM线性调制的实现

5.2.2模式过调制算法的实现

5.2.3单模式过调制算法的实现

5.2.4单模式过调制改进算法的实现

第六章仿真和实验结果

6.1仿真结果及分析

6.1.1 SVPWM线性调制仿真结果

6.1.2模式过调制算法仿真分析

6.1.3单模式过调制算法的实现

6.1.4改进单模式过调制算法的仿真

6.1.5三种过调制算法的比较

6.2实验研究

6.2.1实验系统构成

6.2.2实验结果及分析

第七章结论

7.1全文结论

7.2进一步的工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文