变频器控制方案的优化与仿真

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异步电动机是一个非线性、强耦合的多变量系统,如何对它进行控制一直是电气传动行业的焦点。随着新型电力电子器件、智能功率集成电路问世,现代控制理论的发展和计算机技术的应用,变频调速技术日新月异。自从矢量控制理论产生以来,随着这种控制技术的日趋成熟,使得异步电机变频调速后的机械特性及动态特性都能够达到非常高的精度。如何才能使这种控制方法更好的应用于实际中是一个需要深入研究的课题,因此对无速度传感器矢量控制系统进行研究并使其更好的应用于实际中具有重要的现实意义。 在研究异步电动机现有控制理论成果及应用的基础上,以MATLAB/Simulink作为仿真工具,着重研究了矢量控制调速系统的仿真模型。主要内容:第一,对脉宽调制(PWM)技术做了比较详细的研究,分析了SPWM的不足之处,同时分析了SPWM的改进型SVPWM的工作原理,使得电压的利用率有所提高,最后得出了计算IGBT开关时间的计算方法;第二,分析了异步电机的数学模型包括坐标变换公式。第三,阐述了异步电机矢量控制的原理,分析了控制算法中的各个模块的实现方法,给出了包括转差计算、电压矢量解耦以及空间电压矢量的形成在内的各种实用计算方法。第四,提出了基于PI的自适应无速度传感器控制方法。第五,对电机参数的变化对整个控制系统的影响进行了分析。结合以上的研究,通过MATLAB/Simulink对整流器、储能环节、逆变器、电机、矢量变换、磁链观测器及速度辩识器的数学模型进行了仿真设计。仿真结果表明,基于PI的自适应无速度传感器矢量控制方案获得了与有速度传感器的矢量控制方案几乎相同的结果,而且由于前者不需安装速度传感器,大大提高了系统的可靠性,从而验证了它的优点及可行性。 该模型在MATLAB/Simulink平台上构建方便,仿真准确、高效、快捷。这些研究结论对无速度传感器矢量控制方案在实际中的实现具有一定的指导意义。
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