三电平逆变器同步电动机调速系统研究应用

高性能的交流调速不仅可以节能,还可以显著改善大功率同步电机的运行性能。由于多电平逆变电路具有显著的优势(比如输出谐波少、开关频率低等),必将成为矿井提升机变频调速主电路的首选方案。因此,本文以矿井提升机三电平变频调速系统为工业背景,针对二极管钳位型三电平逆变器变频调速系统进行了研究。 本文首先对同步电动机调速技术的发展、多电平逆变器的现状、控制策略、以及逆变电路的拓扑结构等方面进行综述,在此基础上,着重研究了三电平逆变器静止坐标系和非正交坐标系的SVPWM算法分析并进行仿真,还详细讨论了三电平逆变器中点电位偏移的危害、产生机理以及解决办法,并给出了一种数学解决方法。对基于非正交坐标系的SVPWM控制三电平逆变器进行仿真,给出仿真结果以及中点电位波形。最后论述了矿井提升行程控制的特点及工艺要求,分析了速度给定方式,并对比转速闭环调速系统,阐述了复合控制理论的实际意义。 本文还建立同步电机在dq坐标系下的标幺值数学模型。在前人提出的单一矢量法的基础上,结合两电平直接转矩控制(DTC Direct Torque Control)控制方法,对三电平DTC控制策略进行了初步探索,建立了系统总体设计框图和相应的系统仿真模型,验证了理论成果的正确性。最后,结合ACS6000提升机驱动系统,对系统的逆变器、励磁整流装置以及主控及光纤通信进行了研究。并利用调试软件Drive-Windows现场调试,与现场调试的波形相比较,进一步验证了本文所做的三电平逆变器仿真方案的正确性。调试结果表明该驱动系统工作可靠,满足生产工艺运行的要求。