異步電動機的PWM變頻器驅(qū)動技術研究及應用

三電平拓撲結(jié)構(gòu)的雙PWM變頻器，不僅可實現(xiàn)“綠色”電能變換，還可實現(xiàn)交流異步電機的四象限運行。因此，這種結(jié)構(gòu)的變頻器越來越多地進入生產(chǎn)領域。

本書以三電平雙PWM變頻器驅(qū)動三相異步電動機的控制系統(tǒng)為研究對象，重點對變頻器系統(tǒng)啟動沖擊電流抑制、中點電位平衡、死區(qū)補償、無速度傳感器速度估算系統(tǒng)、電機參數(shù)辨識等關鍵技術進行系統(tǒng)而深入的闡述。

本書所提出的理論均在實際得到了驗證并加以應用，內(nèi)容具有較高的科研及工程指導價值，非常適合電力電子領域的科研技術人員參考學習。

第1 章　緒論001

1.1　研究背景及意義 001

1.2　三電平雙PWM 變頻器關鍵技術的發(fā)展及現(xiàn)狀 003

1.2.1　PWM 變換器調(diào)制方法 006

1.2.2　PWM 變換器中點電位平衡技術 007

1.2.3　PWM 變換器死區(qū)補償技術 009

1.2.4　無速度傳感器技術 011

1.2.5　電機參數(shù)辨識技術 013

1.3　主要研究內(nèi)容 015

第2 章　三電平雙PWM 變頻器拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理019

2.1　三電平雙PWM 變頻器主電路的拓撲結(jié)構(gòu) 019

2.2　三電平雙PWM 變頻器工作原理及數(shù)學模型 021

2.2.1　整流器的工作原理 021

2.2.2　坐標系及其變換 022

2.2.3　整流器的數(shù)學模型 024

2.2.4　三相異步電動機的數(shù)學模型 027

2.3　三電平雙PWM 變頻器控制系統(tǒng) 029

2.3.1　基于電網(wǎng)電壓定向的三電平PWM 整流器矢量控制　 029

2.3.2　基于轉(zhuǎn)子磁場定向的三相異步電動機矢量控制　 031

2.4　本章小結(jié) 034

第3 章　混合式中點電位平衡算法和三閉環(huán)動態(tài)死區(qū)補償策略研究035

3.1　概述 035

3.2　基于模糊優(yōu)化的混合中點電位平衡算法 036

3.2.1　中點電位偏移原理 036

3.2.2　三電平SVPWM 分解為兩電平SVPWM 的簡化算法　 038

3.2.3　基于模糊優(yōu)化的混合中點電位平衡算法 040

3.3　三閉環(huán)動態(tài)死區(qū)補償策略 046

3.3.1　傳統(tǒng)無死區(qū)補償算法原理 046

3.3.2　三閉環(huán)動態(tài)死區(qū)補償策略 049

3.4　仿真與實驗研究 051

3.4.1　仿真與分析 051

3.4.2　實驗與分析 054

3.5　本章小結(jié) 058

第4 章　電壓平方外環(huán)和電流模型預測控制內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略060

4.1　概述 060

4.2　基于電壓平方反饋外環(huán)及負載電流和無功電流前饋補償?shù)臎_擊電流抑制策略 061

4.2.1　啟動沖擊電流分析 062

4.2.2　啟動電流抑制策略 064

4.3　改善電流環(huán)響應速度的模型預測控制策略 066

4.3.1　電流環(huán)動態(tài)性能分析 066

4.3.2　基于一階差分方程的模型預測控制策略 067

4.4　仿真及實驗研究 069

4.5　本章小結(jié) 074

第5 章　基于全階狀態(tài)觀測器的速度估算系統(tǒng)研究075

5.1　全階狀態(tài)觀測器的基本原理 076

5.1.1　全階狀態(tài)觀測器的數(shù)學模型及速度估算原理 076

5.1.2　全階狀態(tài)觀測器的轉(zhuǎn)速反饋自適應率 078

5.1.3　反饋增益矩陣對觀測器的穩(wěn)定性影響分析 079

5.2　全階狀態(tài)觀測器的改進型離散化方法研究 085

5.3　基于給定部分種群的粒子群算法的全階狀態(tài)觀測器反饋自適應率參數(shù)優(yōu)化 088

5.3.1　全階狀態(tài)觀測器速度估算控制系統(tǒng)分析 089

5.3.2　全階狀態(tài)觀測器反饋自適應率參數(shù)的設計準則　 089

5.3.3　自適應率參數(shù)優(yōu)化 091

5.4　仿真與實驗分析 095

5.4.1　仿真與分析 095

5.4.2　實驗與分析 096

5.5　本章小結(jié) 098

第6 章　基于三級低通濾波器濾波的最小二乘法電機參數(shù)辨識100

6.1　概述 100

6.2　電機參數(shù)對控制系統(tǒng)的影響分析 101

6.2.1　電機參數(shù)對控制系統(tǒng)影響的理論分析 101

6.2.2　仿真與分析 103

6.3　基于三級低通濾波器濾波的最小二乘法的電機參數(shù)辨識 106

6.3.1　遺忘因子遞推最小二乘法原理 107

6.3.2　三相異步電動機的最小二乘法簡化模型 107

6.3.3　基于三級低通濾波器的采樣信號濾波 109

6.3.4　仿真與分析 115

6.4　本章小結(jié) 117

第7 章　三電平雙PWM 變頻器樣機開發(fā)與實驗118

7.1　概述 118

7.2　三電平雙PWM 變頻器主電路參數(shù)設計 119

7.2.1　直流母線電壓的設計 120

7.2.2　交流側(cè)進線電感的設計 121

7.2.3　直流側(cè)電容的設計 123

7.2.4　開關器件參數(shù)選取 125

7.2.5　預充電電阻參數(shù)選取 125

7.3　變頻器小功率實驗樣機的硬件設計 126

7.3.1　整流器部分硬件設計 128

7.3.2　逆變器部分硬件設計 131

7.4　變頻器控制系統(tǒng)軟件設計 135

7.4.1　整流器軟件設計 135

7.4.2　逆變器軟件設計 138

7.5　小功率樣機實驗 139

7.5.1　整流器部分實驗 139

7.5.2　低頻下全階狀態(tài)觀測器實驗 142

7.5.3　聯(lián)機實驗 145

7.6　大功率樣機實驗 148

7.6.1　大功率實驗機組 148

7.6.2　大功率樣機實驗結(jié)果及分析 150

7.7　本章小結(jié) 155

第8 章　本書總結(jié)157

參考文獻161 2100433B

本書以三電平雙PWM變頻器驅(qū)動三相異步電動機的控制系統(tǒng)為研究對象，重點對變頻器系統(tǒng)啟動沖擊電流抑制、中點電位平衡、死區(qū)補償、無速度傳感器速度估算系統(tǒng)、電機參數(shù)辨識等關鍵技術進行系統(tǒng)而深入的研究。

本書共8章 主要內(nèi)容包括：變頻器的主要特點和應用范圍；與變頻器有關的各種基礎知識；變頻器的基本硬件結(jié)構(gòu)，各部分電路的基本功能和變頻器本身具有的各種功能；變頻器驅(qū)動系統(tǒng)的設計；變頻器的各種周邊設備以及在進行變頻器驅(qū)動系統(tǒng)設計時如何根據(jù)系統(tǒng)要求對這些外圍設備進行選擇；進行變頻器安裝調(diào)試和維修保養(yǎng)時的注意事項；使用變頻器時可能遇到的各種異常情況及相應的對策；變頻器應用系統(tǒng)舉例等。還在附錄中給出了幾種典型通用變頻器的技術數(shù)據(jù)和一種變頻器的幾種典型用途的接線圖。

本書可供從事交流調(diào)速工作的相關工程技術人員閱讀，也可供大專院校機電、自動控制專業(yè)的師生參考。