基于矢量控制的五电平变频器的研究

如今，随着工业技术的迅速发展，而电能的控制、变换和传输等问题越来越得到了人们的关注。因此，适合现代技术发展的高质量、高可靠性以电力电子技术为基础的变频器的研究就成为人们十分关注的课题。 大功率高压变频器(High Power Medium voltage variable frequency drive)通过改变大中型异步电动机输出电压的频率，可以实现转速无级调节，并能有效的节约能源，在国内外受到广泛的关注。本文根据国内对大功率高压变频器的实际需要，分析研究了基于矢量控制的二极管箝位式五电平变频器，对此结构的基本原理以及相应的控制方法进行了分析以及仿真研究。 本文深入研究了无速度传感器矢量控制系统的数学模型，设计了转速、磁通及转矩的闭环调节器。建立了该控制系统的仿真图，结果表明在恒转矩负载下具有稳定的性能。 文章对目前应用研究较多的几种大功率变频器拓扑结构进行了分析和比较，指出了各自的优缺点。针对二极管箝位式五电平变频器，在详细分析其运行原理的基础上，建立了逆变器单元输出电压的数学模型，并推导出变频器输出相电压的表达式。采用MATLAB仿真软件对移相式SPWM控制的二极管箝位式五电平变频器进行了仿真研究。仿真结果表明控制方式的可行性和高可靠性，同时也证明了二极管箝位式五电平的主电路结构适合高电压、大容量的变频调速装置。