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毕业设计（论文）开题报告

电子信息与电气工程学院 2014 届

题 目 基于二极管钳位三电平逆变异步电机

直接转矩控制系统研究与仿真

课题类型 课题来源 自拟课题 学生姓名 学 号

专 业 自动化 年级班 2010级2班 指导教师 职 称 讲师

填写日期： 2014年 3 月 23日

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一、本课题研究的主要内容、目的和意义 主要内容： 由于多电平逆变技术是未来中高压大功率变频调速技术的一个重要方向。多电平逆变器由于输出电平数的增加，使得输出波形具有更好的谐波频谱，每个开关器件所承受的电压应力小，开关损耗小，可以避免输出电压过大所带来的一些问题。其中二极管钳位型多点平逆变电路是应用最多、研究最广泛的一种拓扑结构。本文将二极管钳位型三点平逆变器与异步电机直接转矩控制技术相结合，针对系统模型构造、空间矢量选择电位平衡等问题，进行深入理论分析，本课题将主要从以下几个部分进行研究： （1）研究学习三电平逆变器的数学模型，探讨三电平逆变器的开关状态对中点点位的影响，由于输出电流对中点电压有影响，因而综合三电平逆变器模型与异步电机模型建立系统统一数学模型。 （2）研究探讨异步电机直接转矩控制技术。探究三电平逆变器用于异步电机直接转矩控制所带来的诸如空间矢量选择困难等问题。 （3）通过对上述问题的研究学习拟定自己的设计思路，在毕业设计期间完成设计方案的仿真。 课题研究目的和意义： 伴随现代工业的发展要求，传统二电平逆变器已经很难满足如今的工业需求，因此多电平逆变器受到越来越多的关注，并开始得到广泛的研究和应用。直接转矩控制在理论和实践上难免存在一些不足，而将多电平逆变器代替传统的二电平逆变器，应用于直接转矩控制系统中，则可以有效地解决直接转矩控制中存在的这些缺陷，从而提高整个系统的控制性能。因此，该项技术是指得深入研究和探讨的。但是，多电平逆变器尤其是二极管钳位三电平逆变器，由于自身拓扑结构，将其应用于直接转矩控制中，会带来一些新的问题。鉴于以上问题此次课题将主要研究基于三电平逆变器的异步电机直接转矩控制系统，并对其进行仿真。 word文档 可自由复制编辑

二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向） 针对传统直接转矩控制系统中技术中存在的问题，学者先后提出了众多的改进控制策略思路，例如：使用优化的开关矢量选择表，但是这必将大大的增加器件的开关频率，从而导致在实际应用中往往难以实现，用智能控制方法改善直接转矩控制性能，改善电机性能等。目前，国内外围绕直接转矩控制的研究十分活跃，并且直接转矩控制理论的实现已经有了成功的范例。 在国外，直接转矩控制技术的理论已经发展的比较成熟，应用也得到不断的发展，此项技术已取得很大成功。目前，该技术已经成功的应用在电力机车牵引系统、垂直升降系统等大功率交流调速应用场合。 长期以来，国内高压大容量交流调速技术主要集中在谐波优化和开环VVVF控制，其调速范围窄，低速性能差，通常只用于风机泵类等负载调速精度要求不高的场合，主要目的是节能和软起软停。限制高压大功率系统高性能化的主要因素有： （1）受器件工艺水平的限制，高压大容量器件通常开关频率不高，一般小于1kHz。在较低开关频率下，由于离散化误差的影响，控制不及时等因素，控制精度必然下降，出现转矩脉动大，速度精度差等现象。 （2）高性能调速技术是在两电平（小容量）逆变器上发展起来的，而高压大容量逆变器通常采用的是多电平技术，主电路拓扑结构的不同往往造成控制技术移植的困难，而且技术的移植也需要有一个逐渐成熟过程。 （3）高压大容量带来很多新问题，然而这些问题的研究都处于起步阶段，尚无成熟的解决办法。而这些问题对系统的稳定性、可靠性有极大的影响。 另一方面，将多电平逆变器与直接转矩控制技术相结合的困难，除了前面所说的三点，也和直接转矩控制本身的技术特点有关。对于矢量控制来说，其基础是空间矢量调制和载波调制技术。这两种技术在每一种多电平拓扑上都有相当深入的研究，从控制角度来说，实现矢量控制难度不大。直接转矩控制则不同，其基础是优化矢量表。电平数越多，矢量数将急剧增加，优化矢量表的复杂程度也急剧增加。由于在优化矢量的形成方面缺乏统一的技术基础，在各种主电路拓扑结构间的技术可移植性差，削弱了研究工作的延续性，直接阻碍了直接转矩控制在多电平电路上的应用。 word文档 可自由复制编辑