【正文】 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。器件受到的電壓應(yīng)力小，系統(tǒng)可靠性提高。最常見的二極管鉗位型三電平逆變器，這種拓撲簡單，應(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)。(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。S2，兩端電壓Vs2=Vs3=0，關(guān)斷的兩個開關(guān)管兩端電壓Vs1=Vs4=E。關(guān)斷的兩個開關(guān)管兩端Vs1=Vs4=E。開關(guān)狀態(tài)由[P]到[N]是禁止的，因為：(a)這需要逆變器的一個橋臂上的開關(guān)，兩個同時導(dǎo)通，兩個同時關(guān)斷，每個開關(guān)上的電壓會出現(xiàn)動態(tài)不均。4. 可以控制無功功率流。所以電壓方程的矩陣形式為 ()或?qū)懗? () （2）磁鏈方程 磁鏈等于自感磁鏈和互感磁鏈之和。定子三相之間的互感是常值 () 轉(zhuǎn)子三相之間的互感也為常值 ()定子和轉(zhuǎn)子之間的互感 ()θ為轉(zhuǎn)子a相和定子A相之間的夾角。三相靜止坐標系(ABC坐標系)的A軸和兩相靜止坐標系（αβ坐標系）α軸重合。兩相坐標系可以是靜止的，也可以是旋轉(zhuǎn)的，其中以任意旋轉(zhuǎn)的坐標系為最一般的情況，有了這種情況的數(shù)學(xué)模型，要求出某一具體兩相坐標系上的模型就比較容易了。（二） 異步電機轉(zhuǎn)子磁場定向控制 直流電機傳動系統(tǒng)具有很好的動態(tài)性能，是因為直流電機定子磁場和電磁轉(zhuǎn)矩的解耦控制。定子電流分為勵磁分量ism和轉(zhuǎn)矩分量ist，在轉(zhuǎn)子磁場定向控制中，保證定子電流勵磁分量ism為額定值，對定子電流轉(zhuǎn)矩分量ist進行單獨控制，從而控制轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)磁場和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。按照轉(zhuǎn)子磁場定向控制方程式（）計算得到磁鏈幅值Ψr和轉(zhuǎn)差ωsｌ。可以使用組合模型解決低速不準確問題，低速時采用間接方法，高速時采用直接方法。給定電壓在靜止坐標系上的兩個分量為Uα、Uβ。函數(shù)發(fā)生器首先由電機反饋角速度ωr經(jīng)計算的到電機反饋轉(zhuǎn)速n。它將各種功能子程序模塊化，提供完善的部件模型，可以進行簡單的操作就可以完成系統(tǒng)的仿真模型。 電流勵磁分量ism和ist（5）從圖中可以看出啟動時的滑差轉(zhuǎn)速較大，大概為60r/min，啟動后的滑差轉(zhuǎn)速下降到為45r/min左右。 弱磁時系統(tǒng)響應(yīng)仿真波形 （10）系統(tǒng)的PI參數(shù)對系統(tǒng)的響應(yīng)是有影響的。 120%實際電機漏感時電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子磁鏈波形（三）本章小結(jié)本章利用MATLAB/Simulink對轉(zhuǎn)速控制模型，磁鏈控制模型，SVPWM模型和三電平逆變器模型等組成的控制系統(tǒng)框圖進行了仿真。第三，由于電機參數(shù)受到溫度和其他因素的影響會發(fā)生變化，所以需要采用在線參數(shù)辨識或者根據(jù)參數(shù)變化規(guī)律對其進行補償，需要進一步的研究。 其次，我也要感謝在我大學(xué)四年期間所有給與我?guī)椭完P(guān)心的其他老師，各位老師在我四年的學(xué)習(xí)生活中給予了大量的指導(dǎo)和幫助，提出了很多寶貴的意見和建議，你們的嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、謙遜的品德和實踐的經(jīng)驗使我受益匪淺。amp。所以要根據(jù)現(xiàn)代控制理論研究更準確的模型辨識轉(zhuǎn)子磁鏈。互感對系統(tǒng)的影響也不是很大，給定電磁轉(zhuǎn)矩有一些波動，磁鏈和轉(zhuǎn)速都能夠達到額定值。 啟動帶大負載系統(tǒng)響應(yīng)仿真圖（9）、電磁轉(zhuǎn)矩Te、電機定子A相電流ia和轉(zhuǎn)子磁鏈幅值波形。充磁后系統(tǒng)啟動可以帶動額定負載，啟動時轉(zhuǎn)矩較大，定子電流較大，轉(zhuǎn)速上升率可以設(shè)定，轉(zhuǎn)速超調(diào)很小，三相交流電波形平滑。四、控制系統(tǒng)仿真分析（一）MATLAB/Simulink軟件介紹MATLAB是適用于電力電子電路及系統(tǒng)仿真的專用仿真軟件，提供了“SimpowerSystems”是電力電子系統(tǒng)的理想仿真工具。 磁鏈閉環(huán)控制由電機反饋角速度通過函數(shù)發(fā)生器得到給定轉(zhuǎn)子磁鏈Ψr，給定轉(zhuǎn)子磁Ψr*和反饋轉(zhuǎn)子磁鏈Ψr比較后經(jīng)PI調(diào)節(jié)和公式計算得到給定m軸電流ism*，ism*和反饋m軸電流ism比較后通過PI調(diào)節(jié)加上電壓前饋補償Usm′得到給定m軸電壓Usm*。通過在磁鏈控制器、轉(zhuǎn)矩控制器中將Ψr*和ωr*與計算得到的磁鏈Ψr和反饋的ωr進行比較實現(xiàn)磁鏈、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制。該模型和電機轉(zhuǎn)速沒有關(guān)系，適合于無速度傳感器控制系統(tǒng)。間接磁場定向控制由電機定子電流估算滑差角與電動機轉(zhuǎn)速相加得到磁鏈轉(zhuǎn)角。 取旋轉(zhuǎn)坐標系的d軸沿著轉(zhuǎn)子總磁鏈矢量ψr的方向，稱之為M軸，而q軸為逆時針90度，垂直于M軸，稱之為T軸。將電壓方程中含有R的電阻壓降，含Lp的脈變電動勢和含有ω的旋轉(zhuǎn)電動勢分開，得到電壓方程如下 ()（3）轉(zhuǎn)矩方程 同三相異步電動機的數(shù)學(xué)模型一樣可以推出轉(zhuǎn)矩方程為： () 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系（也用dq坐標系表示）就是兩相任意旋轉(zhuǎn)坐標系中的坐標軸的旋轉(zhuǎn)速度ωdqs等于定子頻率的同步角速度ω1，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為ωr，dq軸相對于轉(zhuǎn)子的角速度為轉(zhuǎn)差。取各相繞組匝數(shù)相等。所以坐標變換的思想就是將交流電機的物理模型等效的變換為直流電機模式，等效變換的原則為在不同坐標系上產(chǎn)生的磁動勢完全相等[14]。所以定子自感為 ()Lms為定子互感，Lls為定子漏感。（1）電壓方程 定子繞組的UA電壓方程 ()式中UA、UB、UC為定子相電壓，iA、iB、iC為定子相電流，Rs為定子電阻，ΨA、ΨB、ΨC為定子磁鏈。3. 由于三電平逆變器輸出為三電平階梯波，形狀更接近正弦。綜上所述，逆變器的所有開關(guān)器件在開關(guān)狀態(tài)從[O]到[P]過程中，只承受直流母線電壓的一半。在開關(guān)狀態(tài)[O]，開關(guān)S1，S4關(guān)斷，SS3導(dǎo)通。在開關(guān)狀態(tài)[O]，開關(guān)S1，S4關(guān)斷，S2，S3導(dǎo)通。(a)給出了開關(guān)S1，S4的開關(guān)信號Vg1，Vg4。根據(jù)需要對這些電路加以簡化，就可以得到許多實用的多電平電路拓撲。 三電平電路由于其特殊的電路結(jié)構(gòu)，除P、N兩種電平輸出外還可以實現(xiàn)零電平O輸出[6]。3. 設(shè)計了基于三電平逆變器的異步電機轉(zhuǎn)子磁場定向控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)速閉環(huán)、磁鏈閉環(huán)。電力電子器件、微處理器和現(xiàn)代控制理論的高速發(fā)展為高性能交流調(diào)速奠定了基礎(chǔ)。矢量控制一般稱為磁場定向控制，也就是將磁場的方向作為坐標軸的基準方向。恒壓頻比（V/F）控制是只在控制過程中保持V/F是常數(shù)不變，保證定子磁鏈的恒定，是一種最簡單的控制方法。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大容量逆變器得到了廣泛的應(yīng)用。所以，日本Akira Nabae教授1981年提出了中點嵌位逆變器,它有兩個分壓電容，每個橋臂上增添了兩個功率開關(guān)和中點嵌位二極管。受到功率器件的載流能力和耐壓能力的限制，兩電平逆變器難以實現(xiàn)高壓大功率電能變換。文中在分析了三電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理和三相異步電機的數(shù)學(xué)模型、坐標變換的基礎(chǔ)上，深入研究了轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制系統(tǒng)的基本原理，設(shè)計了磁鏈和轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)系統(tǒng)并給出了框圖。 Asynchronous Motor。直接轉(zhuǎn)矩控制也是一種轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制方法，但低速性能不理想。多電平逆變器能夠?qū)崿F(xiàn)更高的電壓等級、輸出電壓諧波含量低、du/dt和di/dt引起的電磁干擾小，在高電壓大功率逆變場合具有廣泛的應(yīng)用。但直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)速、電壓、功率受到環(huán)境影響，價格昂貴。但是沒有瞬時轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，所以會影響動態(tài)性能?？刂苿畲欧至繛楹愣ㄖ?，通過控制電流轉(zhuǎn)矩分量控制電機轉(zhuǎn)矩，這種控制方法和直流電機的轉(zhuǎn)矩控制相似。（四）課題研究的主要內(nèi)容多電平逆變器因為耐壓高，輸出諧波含量少等優(yōu)點，適合應(yīng)用于在高壓大功率應(yīng)用領(lǐng)域，三電平逆變器是多電平逆變器中應(yīng)用最廣泛的一種。理論上，逆變器的電平數(shù)越多，所得到的階梯數(shù)越多，從而更接近于正弦波，諧波含量越小。du/dt的降低減小了對外圍電路和電機的影響[17]。當(dāng)逆變器電路需要輸出電壓較高時，開關(guān)器件的耐壓不夠，這時可以對電路拓撲結(jié)構(gòu)進行改造，以使得在當(dāng)前開關(guān)器件耐壓水平下，獲得更高的電壓輸出，二極管鉗位型三電平電路是最早提出的一種拓撲。根據(jù)