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1、河南科技大学硕士学位论文双PWM变频调速系统研究姓名：史光辉申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：刘文胜20091201摘 要 I论文题目： 双论文题目： 双 PWM 变频调速系统研究 变频调速系统研究 专 业： 电力电子与电力传动 专 业： 电力电子与电力传动 研 究 生： 史光辉 研 究 生： 史光辉 指导教师： 刘文胜教授 指导教师： 刘文胜教授 摘 要 摘 要 以河南科技大学与中信自动化工程公司合作项目“能量回馈型低压变频器研制”为背景，针对传动性能要求较高的矿井提升机系统，对双 PWM 变频调速系统进行理论及基础试验研究。 传统变频器的整流部分采用二极管不控整流，当四象
2、限运行时不能进行能量回馈。采用 PWM 整流代替二极管不控整流，它采用全控器件组成，可以实现网侧功率因数为 1（整流状态）或-1（能量回馈状态）。本文推导出了三相电压型PWM 整流器基于 d-q 坐标系下的数学模型，设计电压、电流双闭环控制结构，建立双闭环控制的 PWM 整流控制系统。 在直接转矩控制中，传统 U-I 定子磁链观测器中纯积分环节不能抑制直流偏置误差，采用低通滤波器代替纯积分器，并对定子磁链观测值进行幅值相位的补偿。采用 DSVM(离散空间矢量调制)法对直接转矩控制进行改进，这种方法增加了可以选择的电压矢量，根据速度不同分别建立开关表,避免了较大转矩脉动的出现。基于矢量控制相对成
3、熟并得到广泛应用，在对其研究分析的基础上，搭建系统硬件电路并编制底层软件，建立起基于 SVPWM(空间矢量 PWM)的变频调速试验平台。 分别建立 PWM 整流、矢量控制、直接转矩控制的仿真系统，从仿真结果中看出 PWM 整流可以实现能量的双向流动、矢量控制性能稳定、经过 DSVM 方法改进后的直接转矩控制减小了转矩脉动、改进后的定子磁链观测器能够有效的抑制直流偏置误差。最后在 SVPWM 变频调速试验平台进行试验，在 20HZ 频率下电机控制效果良好。 关 键 词：关 键 词：PWM 整流器，直接转矩控制，离散空间矢量调制，定子磁链观测 论文类型：论文类型：应用研究 摘要 IISubject
4、: Study on Dual- PWM Variable Frequency Adjustable Speed System Specialty: Power Electronics and Electric Drives Name: Shi Guanghui Supervisor: Liu Wensheng Professor ABSTRACT The background of the paper is the project“development of energy feedback type low-voltage inverter” which is cooperated bet
5、wen Henan University of Science and Technology and CITIC Heavy Industries Automation Engineering CO., LTD, in the paper, aim at the mine hoist which requests high-transmission performance, the theory and basic testing of dual-PWM variable frequency adjustable speed system are studied. The rectifier
6、of traditional inverter adopts non-controlled rectifier that is composed by diodes, so when the inverter is running in four quadrants, the energy cant be return. the PWM rectifier is instead of non-controlled rectifier, it is composed by IGBT and diodes, the network side power factor can be 1 (recti
7、fication state) or -1 (energy feedback state).The mathematical model of three-phase voltage-type PWM rectifier based on qd coordinates is deduced, the voltage, current double closed-loop control structure is designed, the double closed-loop control system of PWM rectifier is established. In the dire
8、ct touqer control, because the integrator of traditional IU stator flux observer which cant restraint DC drift error, so the Low-pass filter is instead of it, the amplitude and phase of the observed value of Stator flux are compensated.The traditional direct touqer control is improvement with DSVM (
9、discrete space vector modulation), in this theory, the voltage vector is inceased, and the switching tables is established according to different speed,the large torque ripple is avoided. Because the vector control is opposite mature, based on it is analysed, the digtal equipment of vector control i
10、s tried to realize, the hardware circuit is built and the bottom software is drawn up，the test equipment of SVPWM(space vector PWM ) variable frequency adjustable speed system is established. The simulation system of the PWM rectifier, vector control, and direct touqer 摘要 IIIcontrol are established.
11、 The simulation results proved that PWM rectifier can achieve two-way flow of energy, the vector control has a stable performance, and the torque ripple of direct torque control is reduced by the theory of DSVM, the DC drift error is restrainted by the stator flux observer which is improved.finally,
12、 the test is run by the test equipment of SVPWM variable frequency adjustable speed system, the motor is controlled well in 20HZ. KEY WORDS: PWM rectifier, direct torque control, discrete space vector modulation, stator flux observer Dissertation Type: application research 符号表 IV符号表 符号表 1三相电压型整流器各个参
13、数符号 ia、ib、ic整流器输入三相电流 ea、eb、ec网侧三相电动势 sa，sb、sc单极性二值逻辑开关函数 vdc整流器直流侧电压 idc整流器直流侧电压 Rs开关器件等效损耗电阻 L整流器网侧电感 RL负载电阻 eL负载反电动势 iL负载电流 i、i电流在 、 轴的分量 e、e交流输入电动势在 、轴的分量 s，s- 坐标系中单极性二值逻辑开关函数 v、v交流侧电压在 、 轴的分量 id、iq电流在 d、q 轴的分量 ed、eq交流输入电动势在 d、q轴的分量 sd，sqd-q 坐标系中单极性二值逻辑开关函数 vd、vq交流侧电压在 d、q 轴的分量 2三相电压型逆变器及异步电动机中各
14、个参数符号 udc逆变器直流侧电压 uu、uv、uw分别为逆变器 u、v、w 相输出电压 s定子磁链 r转子磁链 is定子电流 ir转子电流 us定子电压 ur转子电压 s、s定子磁链 、 轴分量 r、r转子磁链 、 轴分量 is、is定子电流 、 轴分量 ir、ir转子电流 、 轴分量 us、us定子电压 、 轴分量 ur、ur转子电压 、 轴分量 sM、sT定子磁链 M、T 轴分量 rM、rT转子磁链 M、T 轴分量 isM、isT定子电流 M、T 轴分量 irM、irT转子电流 M、T 轴分量 usM、usT定子电压 M、T 轴分量 urM、urT转子电压 M、T 轴分量 0同步角频率
15、转子角频率 s转差角频率 Lm定转子之间互感 Ls定子主电感 Lr转子主电感 rr转子电阻 rs定子电阻 np电机极对数 磁通角 Te电磁转矩 TL负载转矩 J转动惯量 P微分因子 第 1 章 绪论 1第1章 绪论 第1章 绪论 1.1 研究背景及目的和意义 研究背景及目的和意义 现在电动机广泛应用于国民生产的各个领域，电动机的年耗电量大概占到了全国总电量的 60%，但是在我国驱动电机的电源有效利用率很低，电机驱动技术与驱动装置相对落后，与发达国家相比落后了将近 30 多年，因此对于我国来说电机驱动控制系统的研究和改造已经迫在眉睫。70、80 年代后大规模集成电路、高性能控制芯片如单片机、DSP、ASIC 等的发展，新型全控器件 MOSFET、IGBT 的出现，以及矢量控制理论、直接转矩控制理
