三电平异步电机直接转矩控制系统研究

多电平逆变器由于具有对器件耐压要求低,输出谐波含量小,控制性能好等优点,已经广泛的应用于高压大功率变频调速场合。而二极管钳位型三电平逆变器又是其中研究最多,应用最广的一种多电平拓扑结构。直接转矩控制技术(DTC)作为继磁场定向控制之后发展起来的又一项新型的先进交流电机控制技术,以其简单、鲁棒性强、动态性能好的优点得到了越来越广泛的研究。因此,本文针对二极管钳位型三电平逆变器异步电机直接转矩控制系统进行了研究。 本文建立了三电平逆变器与异步电机的统一数学模型。由于二极管钳位型三电平逆变器的中点波动与输出电流存在关联,有必要将两者结合起来分析并建立了系统在α、β静止坐标系下的统一数学模型,这为分析三电平逆变器与异步电机之间的关系打下了基础。 本文介绍了异步电机直接转矩控制的基本原理以及直接转矩控制的发展方向; 分析了三电平逆变器用于异步电机控制应优先解决的问题,并给出可行的三电平直接转矩控制解决方案。通过对这些方案的分析,提出了一种改进型固定合成矢量的三电平直接转矩控制方法。采用滞后控制方法来控制中点电压平衡。通过对改进前和改进后的固定合成矢量三电平直接转矩控制方法进行仿真研究,论证了控制方法的合理性与可行性。 本文对改进型三电平逆变器固定合成矢量进行了实验研究。设计了一套以TMS320F240 DSP 为核心控制部件的三电平逆变器异步电机控制系统。实验结果表明中点不平衡问题得到了很好的抑制,同时控制系统保留了直接转矩控制所具有的良好的动态和稳态性能。