Traditional medium-voltage high-power drive systems powered by cascaded multilevel converter generally adopt two types of control methods that are scalar control and vector control. The former, based on static motor model, has poor dynamic performance, whereas the latter doesn't take into account the topology of cascaded multilevel converter, thus bringing some problems in its application to this kind of converters. Considering these problems, this project plans to adopt a novel hybrid cascaded multilevel topology and study a motor control method applying to this topology by combining the topology and motor model in motor control method design and considering the discrepancy between the two inhomogeneous cells. Firstly, coordination mechanism of the two inhomogeneous cells will be analyzed, and motor dynamic model is to be transformed and decomposed by employing dynamic phasor, in order to study the relevance of the decomposition of motor model to the converter's topology. Secondly, suitability of the hybrid topology to the drive system's dynamic performance index will be studied to obtain the quantitative relationship between them. Finally, subsystem models based on dynamic phasor are to be synthesized and a quasi vector control method will be developed on the basis of the synthesized model with backstepping approach. The outcome of this project can not only be directly applied to medium-voltage high-power drive systems to improve control performance, but also is the development and perfection of motor control theory system from scalar control to vector control.
传统级联型多电平变换器驱动高压大功率电机的调速系统通常应用标量控制和矢量控制这两类电机控制方法,前者基于电机稳态模型而动态性能差,后者基于电机动态模型,但未考虑级联型变换器的拓扑结构因素在实际应用中带来一些问题。项目采用一种新的混合级联多电平的拓扑结构,在电机控制算法中将变换器与电机模型相结合并考虑不同类质功率单元间的差异,研究适合这种拓扑结构的电机控制方法。首先,分析不同类质单元间的协调机制,应用动态相量法将电机动态模型转化分解,从而研究变换器拓扑结构与电机动态模型分解的关联。其次,基于电机与变换器交互作用的分析,研究该拓扑结构对驱动系统调速动态性能指标的适配性,得到两者之间的量化关系。最后,通过动态相量子系统模型合成,设计基于反步法的电机准矢量控制方法。研究成果丰富级联多电平拓扑结构的应用理论与实践方法,且能应用于大功率电机传动的控制性能提升,是对电机从标量到矢量控制理论的完善与发展。
传统级联型多电平变换器驱动高压大功率电机的调速系统通常应用标量控制和矢量控制这两类电机控制方法,前者基于电机稳态模型而动态性能差,后者基于电机动态模型,但未考虑级联型变换器的拓扑结构因素在实际应用中带来一些问题。.本项目针对工业现场异步电动机回馈制动需求,采用一种新的部分单元能量回馈的混合级联多电平的拓扑结构,在电机控制算法中将变换器与电机模型相结合并考虑不同类质功率单元间的差异,研究适合这种拓扑结构的电机控制方法。.首先,研究了部分单元能量回馈级联变换器拓扑的实现方法:从其元件参数、输入移相变压器的结构等方面对比其与不回馈和全部单元回馈的拓扑结构之间的不同;研究了不同类型单元的配置方式、单元个数关系;研究得到了这种拓扑的运行边界条件,分析了电机电流的波动对控制产生的负面影响和应对措施;研究了改善逆变侧谐波特性的调制方法。.其次,分析了不同类质单元间的协调机制,应用动态相量法将电机动态模型转化分解,从而研究变换器拓扑结构与电机动态模型分解的关联。 基于电机与变换器交互作用的分析,研究了该拓扑结构对驱动系统调速动态性能指标的适配性,得到两者之间的量化关系。.最后,通过仿真和实验,对能量回馈机理及变流器设计进行验证。研究成果丰富级联多电平拓扑结构的应用理论与实践方法,且能应用于大功率电机传动的控制性能提升,是对电机从标量到矢量控制理论的完善与发展。
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数据更新时间:2023-05-31
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