多电平技术在直接转矩控制系统中的应用研究
摘要:多电平逆变器在直接转矩控制系统中,对减小转矩脉动有积极作用,但中点电位稳定与否,对系统运行的可靠性带来很大影响。这里提出一种电压矢量的合成方法,既能实现直接转矩控制,又能控制中点电压稳定,对分析结论进行了程序仿真和实际装置实验,结果都证明该方法有效。
本文引用地址:http://www.amcfsurvey.com/article/177199.htm1 引言
作为一种先进的控制方法,直接转矩控制结构简单,动态性能优良,但是也存在比较突出的问题,即转矩脉动较大。针对该问题,近年来,学者们提出了许多方法,如空间电压矢量的优化处理,采用无速度传感器运行,改进磁链观测技术,完善控制方式等。这里则是利用多电平技术,细化空间电压矢量,通过降低磁链的谐波,从而减小转矩的脉动量。
2 多电平逆变技术
经过几十年的发展,二极管箝位型多电平逆变器技术已受到越来越多的关注,多电平逆变器较传统的两点平逆变器而言,具有更多的空间电压状态矢量,这样逆变器的整个空间电压矢量平面就可进行细分,在很大程度上能够减小转矩波动与磁链误差。但随着电平数增多,优化矢量表的复杂程度也急剧增加,同时二极管箝位三电平逆变器的中点电压平衡也是一个难点,给直接转矩控制在多电平电路上的应用带来了很多困难。图1示出二极管箝位三电平逆变器。
两电平逆变器每相只有两种开关状态,而三电平逆变器每相则有3种开关状态,这样就有33即27个开关状态组合,其中有6个长矢量(1 -1-1),(1 1 -1),(-1 1 -1),(-1 1 1),(-1 -1 1),(1 -1 1);6个中矢量(1 0 -1),(0 1 -1),(-1 10),(-1 0 1),(0 -1 1),(1 -1 0);12个,小矢量(0 -1 -1),(1 0 0),(0 0 -1),(1 1 0),(0 1 0),(-1 0 -1),(-1 0 0),(0 1 1),(-1 -1 0),(0 01),(0 -1 0),(1 0 1),还有3个零矢量(0 0 0),(1 1 1),( -1 -1 -1)。图2示出三电平逆变器电压空间矢量分布。
与两电平逆变器类似,通过Park矢量变换可写出电压空间矢量的数学表达式为:
式中:uAN,uBN,uCN为逆变器三相输出与负载中点之间的相电压;uAO,uBO,uCO为三相输出与逆变器直流侧中点之间的电压。
通常,电源中点与负载中点间的电位不同。
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