三电平逆变器供电异步电机直接转矩控制研究

多电平逆变器能以较低电压应力的开关器件实现高电压大功率的电能转换,而又没有开关器件直接串联拓扑结构的均压等问题,在高压大容量交流调速领域得到了广泛的运用。而异步电机直接转矩控制技术因其控制结构简单,控制手段直接,静、动态性能优良,得到了很快的发展。 本文首先对多电平逆变器的发展现状和应用前景进行了概述,接着着重介绍了多电平逆变器的直接转矩控制策略发展。 在阐述空间矢量概念的基础上,分析了传统两电平逆变器异步电机直接转矩控制的基本原理,并引入了一种典型的直接转矩控制改进算法DSVM。利用Matlab/Simulink对基本的直接转矩控制算法和DSVM进行了仿真比较。 分析了二极管钳位型三电平逆变器的工作原理,给出了其空间电压矢量的分布,并重点讨论了其固有的中点电位平衡问题。针对三电平直接转矩控制中需要解决的中点电位平衡和矢量切换时产生的过高电压跳变问题,采用了一种所谓的固定合成矢量的矢量合成原理。为解决低速下非零矢量引起的退磁问题,且充分利用三电平的空间电压矢量,在低速下,采用基于12矢量的12扇区划分方法。在分析不同运行速度下,同一空间电压矢量对转矩的影响不同的基础上,制定了基于多级滞环的三电平直接转矩控制策略。为减小转矩脉动,提出了一种基于转矩预测的三电平直接转矩控制策略。采用Matlab/Simulink对这两种算法的进行仿真比较,验证其有效性。 设计了一个3kVA的三电平交流调速实验平台,并采用DSP作为控制核心,编制软件以验证算法。