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主题:变频器 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-03-15

变频器论文范文

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目录

  1. 第一篇变频器论文范文参考:四象限变频器在电机控制中的应用研究
  2. 第二篇变频器论文样文:异步电机高性能变频器若干关键技术的研究
  3. 第三篇变频器论文范文模板:双三电平PWM变频器低开关频率关键技术研究
  4. 第四篇变频器论文范例:大功率三电平变频器功率器件损耗研究
  5. 第五篇变频器论文范文格式:单元级联高压变频器的数字化实现与可靠性研究

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第一篇变频器论文范文参考:四象限变频器在电机控制中的应用研究

采用三相PWM整流替代传统变频器中的不控整流而构成的四象限变频器,同时具备了交流电机优异的调速性能和三相PWM整流的能量可双向流动、网侧电流正弦度好、单位功率因数、直流母线电压可控等优点,非常符合国家重点实施的节能减排战略.本文以四象限变频器为核心,围绕PWM调制、PWM整流、异步电机控制、永磁同步电机控制、四象限变频器协调控制等关键技术、以及四象限变频器扩展应用,进行了理论分析和研究.

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PWM技术是PWM整流和交流调速的基础.本文详细分析了SPWM和SVPWM两种调制方式,阐述了一种实现简单的SVPWM调制方式;结合工程实现,采用了一种可提高了直流母线电压利用率的过调制方式,并成功实现了一种可有效减少开关次数提高系统效率的DPWM方式;重点分析了死区的形成原因和其对控制系统的影响,并阐述了基于两相同步旋转d-q坐标系下的死区补偿方式和实现特点,并给出了这种死区补偿方式的仿真和实验结果,为四象限变频的控制打下了基础.

电流环作为电压、电流双闭环控制的内环,直接决定着三相PWM整流的电流波形好坏,影响其性能.传统电流解耦控制方法需要知道准确的电感参数,而工程实际中电感参数的测量并不方便,并且电感在流经大电流时容易饱和,导致解耦控制失败;三相PWM整流的电压外环存在非线性,若直接采用传统的PI控制器,难以取得比较好的动态特性.本文提出了一种无需知道电感参数的电流解耦内环电压平方外环的电压、电流双闭环控制策略,仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性.

V/F控制和矢量控制是异步电机两种非常重要的控制方式,本文分析了异步电机稳态模型,针对V/F控制下异步电机空载或轻载时容易振荡的现象,采取了基于无功电流闭环的控制方案,实验结果验证了该控制策略的可行性.同时本文给出了异步电机的动态模型,并进一步分析了异步电机转子磁场定向矢量控制,实验结果验证了基于转子磁场定向矢量控制的异步电机具有非常理想的动、静态特性.异步电机参数辨识有离线辨识和在线辨识两种方式,本文重点分析了异步电机参数的离线辨识,提出了一种简化的无需进行傅里叶变换提取正弦信号的幅值和相角的方法,实验结果证实了该方法的可行性.异步电机参数辨识为异步电机无位置传感器矢量控制提供了基础,仿真和实验结果验证了本文所提出的自适应无位置传感器矢量控制策略的可行性.

通过更换编码器接口和控制算法,变频器同时也能够实现同步电机的驱动.针对永磁同步电机电流环,本文提出了无电感参数解耦和比例谐振控制器方案,减小电流谐波.仿真和实验均验证了该方案的可行性.

四象限变频器逆变部分可等效成一个电阻+电感+反电势的等效电路,所以理论上讲四象限变频器的三相PWM整流和逆变部分可以独立控制,即三相PWM整流控制直流母线电压,逆变器控制电机特性.本文搭建了四象限变频器实验平台,实验结果实现了四象限变频器的基本工况.为了提高四象限变频的抗负载扰动能力,本文提出了一种在不增加直流母线电流采样的前提下,基于负载电流观测器的负载电流前馈补偿的控制策略,并分别采用了降维观测器、基于简化模型的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)和基于完整模型的EKF三种观测器,实验结果验证了该方案的可行性.

拥有两个电端口的新型电机是四象限变频器的重要应用对象.本文以四象限变频器应用于无刷双馈发电机为例,描述了其应用特点,并针对防止电流冲击和改善抗负载扰动能力,提出了解决方案.实验结果验证了该方案的可行性.

第二篇变频器论文样文:异步电机高性能变频器若干关键技术的研究

异步电机变频调速系统具有重要的实用价值和广阔的市场空间,而研究和推广高性能的变频器是提高生产生活水平、促进节能减排、减少电网污染的有效途径,所以这也是人类社会实现科技进步和可持续发展的迫切需要.本文在调研异步电机相关控制技术和变频器硬件实现结构的基础上,主要对变频器传动单元中有利于降低系统成本、提高可靠性和适用性的无速度传感器矢量控制技术以及供电单元中有利于改善网侧电流质量、提高能源利用效率的有源前端实现结构进行了较深入的研究,并提出了一些新的解决方案.

首先,本文在分析了几种适用于无速度传感器矢量控制的磁链观测结构的基础上,对转速自适应型全阶磁链观测器进行了较深入的研究.通过线性化小信号模型的方法说明了传统设计方案在低速再生制动工作状态下所存在的不稳定问题,进而提出了一种能够解决这一问题的全阶观测器反馈增益矩阵改进设计方法.然后,在设计并实现了异步电机无速度传感器矢量控制硬件系统的基础上对改进方案进行了实验,实验结果证明所提出的改进方案确实可以拓展无速度传感器控制在低速范围内的稳定工作范围.

其次,本文从实际应用的角度出发分析了常见非理想因素对全阶磁链观测器的影响并研究了相应的解决方案.针对电机参数误差对于全阶观测器中磁链观测和转速估算准确性的影响,本文在综合考虑磁链和转速之间耦合关系的基础上进行了详细的理论分析,并且结合系统仿真结果总结了观测误差随不同参数变化的规律.然后分别对电机参数的全静止状态自整定方法和在线辨识方法进行了不同程度的分析和实验.针对传动单元中逆变器硬件系统实现过程中的非理想因素,则分别研究了数字化、采样、死区效应等三个方面.在数字化问题上分析了常用离散化方法应用于全阶磁链观测器时的优缺点,进而提出并实验验证了一种正向差分与双线性变换相结合的离散化方案.所提出的方案能够同时实现较高的精度和较少的运算量,一定程度上解决了高开关频率应用场合中离散化全阶观测器的实用问题.在采样问题上主要分析了定子电流采样不同频率范围误差对全阶观测器转速估算和磁链观测的影响,并说明了合理设计定子电流采样环节的重点问题.在死区效应的问题上详细分析了电压源逆变器死区效应的产生机理以及对观测器定子电压重构的影响,并在此基础上提出了一种考虑电流过零阶段的电流状态判断电路和方法,以及相应的死区补偿方案.理论分析和实验结果证明该方案可判断出逆变器输出电流的瞬时极性以及两种不同的过零状态,并可根据判断结果选择最适合的死区补偿量来提高死区补偿的准确性,从而有效地减小定子电压重构误差对磁链观测的影响.

最后,本文对变频器中基于LCL型滤波器的有源前端供电单元的设计及其网侧电流优化控制技术的研究与实验.在分析了系统硬件参数和控制方案设计原则的基础上,实现了完整的以有源前端结构作为供电单元的变频器硬件样机,并对系统的驱动和回馈制动能力进行了实验.同时也分析了在电网电压畸变的条件下系统网侧电流谐波的抑制能力,并说明了LCL滤波器谐振问题给传统控制方案带来的局限性,进而对改进控制方案进行了研究和实验.一方面从稳定性条件、补偿函数设计、以及谐波抑制特性等方面对两种结构的复合重复控制方案进行了详细的分析,并结合实验总结了两种实现结构各自的优缺点和适用性;另一方面在反馈电容电压的有源衰减方案的基础上,提出了应用降阶观测器观测电容电压代替直接使用传感器对电容电压进行采样的方法来实现有源衰减的方案,而且也通过实验结果证明了该方案能够在不增加系统硬件成本和复杂度的同时实现有源衰减并提高控制性能.另外,也根据实验结果对比了重复控制和有源衰减应用于本系统时各自的优缺点.

总之,本文以改善性能和提高实用价值为主要目标对异步电机变频器中的一些关键技术进行了研究.研究过程中提出了一些新的思路或改进方案,而且也通过大量的实验对所作分析和所提方案进行了验证.

第三篇变频器论文范文模板:双三电平PWM变频器低开关频率关键技术研究

中压大功率变频器的环保节能主要体现为对负载及电网的谐波污染小,能量变换效率高.当功率器件工作电压升高、功率增大,其开关损耗大幅增加,且成为变频装置主要损耗来源.为降低开关损耗,需降低功率器件开关频率(≤500Hz),但会对变频器控制系统、调制算法等造成影响.本文以二极管钳位型双三电平大功率PWM变频器为例,对其展开在低开关频率下的系统建模、调制算法及控制系统设计等方面的研究.

对低开关频率下的三电平PWM电压源型整流器进行复矢量建模,理论分析低开关频率影响整流器性能的本质原因;设计复矢量电流调节器,基于现代控制理论工具验证其稳定性及有效性.首次对三电平PWM环节输出谐波进行二重傅里叶解析分析,为改善低开关频率下PWM环节的输出性能提供理论基础;在此基础上研究将不对称规则采样与空间矢量脉宽调制相结合的不对称空间矢量脉宽调制算法(asymmetric space vector modulation,ASVM)及其改进方案.

为使低开关频率下的并网电流满足入网标准,研究一种模型预测控制(modelpredictive control, MPC)与滑动傅里叶(sliding discrete fourier transform, sDFT)相结合的三电平PWM脉冲模式.首先,采用sDFT提取网侧电流的基波和各谐波幅值,并将其作为MPC目标函数的一部分,同时考虑尽量降低开关频率和减少中点电位偏差;然后通过滚动时域优化实现谐波降低、器件开关频率较低和中点电位平衡.该脉冲模式控制方式具有类似特定谐波消除(selective harmonicelimination, SHE)特性,但能实现在线动态调节.为进一步简化算法,基于参考坐标系将三电平矢量调制降阶至两电平,更易于数字实现.

考虑三电平逆变器带电励磁同步电机负载,首先为简化凸极电励磁同步电机模型、考虑转子不对称性,提出基于复矢量与矩阵相结合的复矩阵建模方法.针对低开关频率造成的电机定子侧电流谐波成分大,常规滤波器在提取基波分量易造成相位滞后、幅值衰减等问题,从经典控制理论入手、结合电机复矩阵模型,提出电机电流内环的基波观测器及复矢量调节的控制策略,实现低开关频率下定子电流磁化分量与转矩分量的有效控制.

本文针对低开关频率下的分段调制方法,首次根据PWM谐波输出的二重傅里叶解析结果推导其分段调制分界点.针对常规同步对称优化PWM算法只能离线计算、动态性能不佳的缺陷,将滚动时域优化与SHEPWM相结合的模型预测控制优化PWM脉冲模式移植至电励磁同步电机.在研究SHEPWM稳态开关角规律基础上,以定子磁链为跟踪目标,将磁链跟踪误差转化为滚动时域内的伏-秒值以实现对开关角的动态调整,解决优化PWM算法在动态调用时可能会引起的开关角错乱、装置过流以致无法正常运行等问题.

为进一步提高双三电平PWM变频器系统运行性能,针对低调制度区采用的SVPWM调制算法,研究一种基于桥臂优化选取的中点电位控制方法,只需判断中点电位差、无需引入输出侧电流,从而避免低开关频率下电流畸变严重对中点电流极性判断的影响.针对非理想电网环境,研究一种能同时适用于单相和三相并网系统的基于SHE鉴相的新型锁相环(SHE-phase locked loop, SHE-PLL)技术;与常规PLL相比,该SHE-PLL具有良好跟踪性能的同时较易数字化实现.文末简单给出电网不平衡下三电平整流器在低开关频率下的控制策略.最后,搭建相应实验平台,完成本文研究内容的相关实验验证.

第四篇变频器论文范例:大功率三电平变频器功率器件损耗研究

大功率变频器采用多电平技术可有效地降低变频器输出电压的谐波成分,改善其输出性能.然而随着电平数的增多,变频器中的功率器件会大幅度增加,同时对其控制器也提出了更高的要求.因此,无论是从实用性还是控制复杂性方面,三电平变频器都具有较强的竞争优势.

变频器随着其容量的不断提升,功率器件的损耗也急剧增加,散热问题已成为大功率三电平变频器研发过程中的关键问题之一.现场应用表明,散热性能的好坏直接影响到变频器的可靠性以及使用寿命,恶劣的情况下甚至能直接导致功率器件的损坏.变频器的发热主要是由功率器件的损耗引起的,同时功率器件本身又对温度非常敏感,温度的变化会影响功率器件的导通和关断特性,从而影响变频器的工作性能,因此准确地分析功率器件的损耗特性可优化变频器的散热设计,保障变频器的稳定可靠运行.

作为功率器件损耗研究的基础,本文对三电平变频器常用的载波比较正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)进行了分析,阐明了两种调制方法下输出电压的谐波特性,并分析了两者之间的本质关系.在功率器件损耗计算时,SVPWM的等效调制函数可近似采用正弦波注入三次谐波的方法.

在分析了中点钳位型(NPC)三电平变频器在不同负载工况下功率器件的工作特性的基础上,根据功率器件的损耗模型提出了一套考虑结温效应的功率器件损耗计算方法,采用热阻等效电路模型计算了功率器件的结温,并分析了功率器件的损耗和结温随调制度和负载阻抗角的变化规律.

针对NPC三电平变频器功率器件损耗和结温不平衡的缺陷,分析了有源钳位型(ANPC)三电平变频器的工作原理,通过对冗余零电压状态下不同电流通路的合理选择可实现功率器件损耗和结温平衡.在分析了已有调整策略的基础上提出了一种改进PWM方法,可实现功率器件最优结温平衡.同时在分析了ANPC三电平变频器不同负载工况下功率器件工作特性的基础上,提出了考虑结温效应的功率器件损耗计算方法.

在分析了ANPC三电平变频器功率器件开路和短路状态的基础上,利用零电压状态冗余的优势,提出了ANPC三电平变频器单个功率器件开路或短路故障状态下的容错运行控制方法.为了验证容错控制方法的可行性,提出了容错控制下功率器件的损耗计算方法.

第五篇变频器论文范文格式:单元级联高压变频器的数字化实现与可靠性研究

随着新型电力电子器件的不断涌现和计算技术的不断发展,高性能的异步电动机调速系统得到了广泛的应用.而高压变频调速是近几年刚刚开始应用的一种高新技术,解决了大功率风机、水泵的软起动和调速问题,节能显著,具有较大的应用市场和广阔的发展空间.


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单元级联型多电平功率变换电路适用于高压大功率场合,多电平PWM(Pulse Width Modulation)技术是单元级联型多电平功率变换电路的核心问题之一.本文首先分析了目前实际应用较多的几种三角波载波PWM技术及其特点,在此基础上提出了脉冲移相开关频率优化PWM调制方法,并对几种调制方法进行了仿真和对比分析.基于新型调制策略建立了三单元级联高压变频调速系统的仿真模型,对系统的起动、运行和调速过程进行了仿真研究.为进一步验证所研究理论的正确性与控制算法可行性,论文工作不仅进行了计算机仿真,而且研制了三单元级联多电平逆变器实验平台.该实验平台以DSP作为核心控制器件,辅以CPLD作为多路脉冲发生器,介绍了信号采集隔离电路,并对两种不同的“DSP+CPLD”设计方案分模块进行了详细的介绍,给出了软件设计流程图和部分实验结果.为今后的进一步研究奠定了基础.

一般的高压大功率拖动系统都要求很高的系统可靠性,尤其是国民经济的重要部门如电力、能源、冶金、矿山和石化等行业,一旦出现故障,将会造成人民生命财产的巨大损失,因此本文最后对单元级联型高压变频器的容错技术与可靠性进行了分析,提出了提高系统可靠性的措施.

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