【正文】 (b)直流側(cè)電容C1，C2足夠大，每個電容上的電壓保持E。(b)，(c)給出了逆變器A相橋臂的換向過程，每個開關(guān)管上并聯(lián)一個電阻。每相橋臂中間的兩個IGBT導(dǎo)通時間最長，導(dǎo)致發(fā)熱量也多一些，因此實(shí)際系統(tǒng)散熱設(shè)計以這兩個IGBT為準(zhǔn)。最常見的二極管鉗位型三電平逆變器，這種拓?fù)浜唵?，?yīng)用廣泛，控制策略也比較簡單，是分析多電平逆變器的基礎(chǔ)。（二）三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理多電平電路的實(shí)現(xiàn)有很多方式，但從電路原理的角度，為得到所要輸出的多層電平，至少應(yīng)該具有兩個條件：一．在輸入側(cè)有基本的直流電平；二．需要由有源和無源開關(guān)器件組成的基本變換單元，將基本電平合成以實(shí)現(xiàn)多電平輸出。器件受到的電壓應(yīng)力小，系統(tǒng)可靠性提高。當(dāng)逆變器輸出電壓較高時，開關(guān)器件的耐壓不夠。二、二極管嵌位式三電平逆變器（一）逆變器介紹多電平逆變技術(shù)最初的出發(fā)點(diǎn)是通過對逆變器的主電路進(jìn)行改進(jìn)，使得逆變器的所有開關(guān)器件都工作在基頻或者基頻以下，以達(dá)到降低功率器件開關(guān)的頻率、減小開關(guān)應(yīng)力、減小輸出電壓諧波含量等目的，提高整個功率變換的效率，但因多電平逆變器需要的各種功率器件較多，所以從提高產(chǎn)品性價比的角度考慮，更適合應(yīng)用于高壓大功率的場合。本課題的主要工作包括：1. 對二極管嵌位式三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行了分析。采用現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)，開發(fā)更精確的轉(zhuǎn)子磁場定向方法和磁通觀測器，使變頻器獲得更大的低頻轉(zhuǎn)矩和過載能力是以后的重要發(fā)展方向，無速度傳感器的開發(fā)也是研究熱點(diǎn)之一。20實(shí)際70年代剛剛提出磁場定向控制的基本理論，開創(chuàng)了交流傳動的新紀(jì)元。應(yīng)用坐標(biāo)變換將電機(jī)三相系統(tǒng)變?yōu)閮上嘞到y(tǒng)，在轉(zhuǎn)子磁場定向坐標(biāo)系上，交流電矢量變?yōu)榱嘶ハ啻怪豹?dú)立的勵磁直流分量和轉(zhuǎn)矩直流分量。由于現(xiàn)代電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、微機(jī)控制技術(shù)等理論技術(shù)的發(fā)展，異步電機(jī)調(diào)速取得了突破性進(jìn)展，交流調(diào)速技術(shù)進(jìn)入了一個新的時代[11]?；铑l率控制包含了速度閉環(huán)，更容易使系統(tǒng)穩(wěn)定。交流調(diào)速的初期，人們只能從異步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型研究調(diào)速方法。（三）異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制技術(shù)綜述 1. 交流調(diào)速的發(fā)展概況直流電動機(jī)的調(diào)速性能優(yōu)于交流電動機(jī)，因此在調(diào)速領(lǐng)域曾一直占主導(dǎo)地位。研究多電平拓?fù)涫菫榱藢?shí)現(xiàn)多電平的輸出電壓，使其應(yīng)該用在更高的電壓場合，減小諧波含量。P. M. Bhagwat等人于1983年將三電平逆變器推廣到五電平、七電平等多電平逆變器結(jié)構(gòu)。在高壓大功率的應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合多電平逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制因為其自身的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的恒壓頻比控制和轉(zhuǎn)差頻率控制都不能滿足動態(tài)性能的要求，轉(zhuǎn)子磁場定向控制模擬直流電機(jī)的控制方式，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁通的解耦，達(dá)到了對瞬時轉(zhuǎn)矩的控制，所以得到了廣泛的應(yīng)用。變頻器是節(jié)電的主要方法。關(guān)鍵詞：三電平逆變器；異步電機(jī)；轉(zhuǎn)子磁場定向控制；MATLAB仿真 The Simulation Research on Asynchronous Motor Control System Based on Rotor FieldOriented Abstract Threelevel inverter because it can achieve higher voltage grade, output less harmonic content of advantages in high pressure highpower inverter occasions a wide range of applications, and rotor fieldoriented control is the most widely used control method. Therefore, this article chooses threelevel inverter induction motor rotor fieldoriented control for research. Based on the analysis of the threelevel inverter topology structure and working principle and mathematical model of threephase asynchronous motor, on the basis of the coordinate transformation, the indepth study of the rotor fieldoriented vector control system design, the basic principle of the rotor flux observer, flux and speed double closed loop system. Finally, has pleted the design of control system and gives the diagram. MATLAB/Simulink on the system modeling and simulation. Key words：ThreeLevel Inverter。本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制系統(tǒng)仿真研究 The Simulation Research on Asynchronous Motor Control System Based on Rotor FieldOriented 摘 要三電平逆變器因為其可以實(shí)現(xiàn)更高的電壓等級，輸出較少的諧波含量等優(yōu)勢在高壓大功率的逆變場合得到了廣泛的應(yīng)用，而轉(zhuǎn)子磁場定向控制是應(yīng)用最廣泛的調(diào)速方法。最后，利用MATLAB/Simulink對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。 MATLAB simulation目 錄摘 要 IAbstract II一、緒 論 1（一）課題背景和意義 1（二）多電平逆變器的發(fā)展概況 1（三）異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制技術(shù)綜述 21. 交流調(diào)速的發(fā)展概況 22. 轉(zhuǎn)子磁場定向控制技術(shù)的發(fā)展概況 2（四）課題研究的主要內(nèi)容 3二、二極管嵌位式三電平逆變器 4（一）逆變器介紹 4（二）三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理 4（三）二極管鉗位型三電平逆變器的優(yōu)缺點(diǎn) 8三、異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制 9（一）異步電機(jī)動態(tài)數(shù)學(xué)模型與坐標(biāo)變換 9 9 13 16 18（二） 異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制 19 19 19 21（三）異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制系統(tǒng) 2磁鏈雙閉環(huán)控制系統(tǒng) 23 24 24（四）本章小結(jié) 24四、控制系統(tǒng)仿真分析 25（一）MATLAB/Simulink軟件介紹 25（二）異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制系統(tǒng)仿真 25 25 25（三）本章小結(jié) 33五、結(jié)論與展望 34參考文獻(xiàn) 35致 謝 36一、緒 論（一）課題背景和意義為了解決電力緊張的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，需要提高用電設(shè)備的效率。多電平逆變器因為其電壓應(yīng)力小，輸出諧波少等優(yōu)點(diǎn)在高壓大容量領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景，成為研究的熱點(diǎn)[1]。所以對異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制的研究是很必要的[2]。該逆變器輸出三電平的電壓波，稱為三電平逆變器。還有一些衍生的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如層疊多單元逆變器等。二極管箝位式逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已經(jīng)有了成熟的應(yīng)用，但中點(diǎn)電壓平衡難以控制，目前只有三電平逆變器實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用[34]。但異步電動機(jī)本身是一個非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，可控性較差，以前未得到大規(guī)模應(yīng)用。但它是一種開環(huán)控制，動態(tài)性能較差，控制參數(shù)還需要根據(jù)負(fù)載的不同改變，低速時還可能產(chǎn)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象。大多應(yīng)用在風(fēng)機(jī)等沒有高動態(tài)性能要求的調(diào)速中[2]。轉(zhuǎn)子磁場定向控制的思想是將異步電機(jī)模擬成直流電機(jī)控制。在轉(zhuǎn)子磁場定向控制中，電機(jī)參數(shù)變化和轉(zhuǎn)速測量的誤差會引起磁鏈誤差，影響轉(zhuǎn)子磁場定向控制的效果。21世紀(jì)轉(zhuǎn)子磁場定向控制也在快速的發(fā)展，日本在通用變頻器上