电流矢量型变频器分析论文提纲

论文题目：双PWM型变频器能量回馈控制策略的研究

摘要：相比于传统变频器,双PWM拓扑结构变频器采用IGBT可控整流,具备功率因数高、电网输入电流谐波小、能量双向流动等特点。这种变频器被广泛地应用于电动汽车、电梯、升降机等变频调速场合。本文主要研究了双PWM型变频器可实现能量回馈的控制方法,着重分析了它的直接功率-转矩控制策略。首先,围绕电动和回馈两种状态,分析了电压型三相半桥PWM整流器（VSR）和逆变器（VSI）的拓扑结构的工作原理,建立了其在静止坐标系（ABC/αβ）和旋转坐标系（dq）中的数学模型。然后,研究了双PWM型变频器的传统能量回馈控制策略,分别是磁场定向矢量控制（FOC）和基于空间矢量调制的直接功率-转矩控制策略（SVM-DPTC）。FOC控制策略中,改进了虚拟磁链定向方式,设计了解耦控制结构,仿真结果表明这种方案动态响应较慢,且电压电流波动较大。SVM-DPTC方案结合了基于虚拟磁链的直接功率控制和基于空间矢量的直接转矩控制,对有功功率、无功功率、转矩及磁链进行直接控制,设计了功率和虚拟磁链观测器、功率控制回路控制参数,仿真结果表明SVM-DPTC方案电压转矩、无功分量等脉动大。最后,针对FOC和SVM-DPTC的不足之处,提出了基于滑模变结构的直接功率-转矩控制策略（SMC-DPTC）,采用滑模变结构代替PI控制器,设计了功率控制的滑模变结构、转矩磁链控制的积分型滑模变结构和相应的滑模观测器,引入功率前馈控制环节（PF）,对双PWM变频器的两侧实行一体化控制,通过MATLAB建立相应的仿真模型,结果表明负载变化时SMC-DPTC动态响应快,电压波动小,网侧电流正弦化,系统稳定性好。

关键词：双PWM型变频器;能量回馈;虚拟磁链;直接功率—转矩控制;滑模变结构;功率前馈控制

学科专业：电气工程

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题研究的意义

1.2 双PWM变频器国内外发展现状

1.2.1 双PWM变频器主结构的发展进程

1.2.2 双PWM变频器的国内外发展现状

1.3 双PWM变频器控制技术的研究现状

1.3.1 PWM整流器的控制技术

1.3.2 永磁同步电机控制技术的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第二章 双PWM变频器的能量回馈系统

2.1 双PWM型变频器

2.1.1 双PWM型变频器工作原理

2.1.2 空间矢量脉宽调制技术

2.2 电压型PWM整流器原理分析

2.2.1 三相VSR工作原理

2.2.2 电压型PWM整流器数学模型

2.3 永磁同步电机调速系统数学模型

2.3.1 电压源型逆变器的工作原理

2.3.2 三相静止坐标系中永磁同步电机的数学模型

2.3.3 两相旋转坐标系下的模型

2.4 本章小结

第三章 双PWM变频器的传统能量回馈控制策略研究

3.1 双PWM变频器的能量回馈控制策略

3.2 磁场定向矢量控制策略

3.2.1 PWM整流器的虚拟磁链定向矢量控制策略

3.2.2 永磁同步电机的转子磁场定向矢量控制

3.2.3 磁场定向控制的仿真结果

3.3 基于空间矢量调制的直接功率-转矩控制策略

3.3.1 基于虚拟磁链定向的直接功率控制策略

3.3.1.1 基于虚拟磁链定向的直接功率控制原理

3.3.1.2 虚拟磁链和功率估算原理

3.3.1.3 功率和虚拟磁链观测器设计

3.3.1.4 功率闭环控制参数设计

3.3.2 基于空间矢量调制的直接转矩控制

3.3.2.1 直接转矩控制的原理和分析

3.3.2.2 磁链和转矩观测器设计

3.3.3 SVM-DPTC控制策略的仿真结果

3.4 本章小结

第四章 滑模变结构在能量回馈控制策略中的应用

4.1 滑模变结构简介

4.1.1 滑模变结构工作原理

4.1.2 滑模控制器的设计

4.2 滑模变结构在直接功率控制策略中的应用

4.2.1 滑模变结构在VF-DPC策略中的应用

4.2.2 功率控制的滑模变结构设计

4.3 滑模变结构在直接转矩控制中的应用

4.3.1 基于滑模变结构的直接转矩控制

4.3.2 积分型滑模控制器的设计

4.3.3 滑模观测器的设计

4.4 功率前馈控制

4.5 基于滑模控制的直接功率-转矩一体化控制仿真结果

4.6 章节小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢