【正文】 和磁共能為： （）而電磁轉矩等于機械角位移變換時磁共能的變化率，且機械角位移，于是， （） ，— （）又由于,： （），舍去負號，意即電磁轉矩的正方向為使減小的方向，則有轉矩方程為 ( )應該指出，上述公式是在線性磁路、磁動勢在空間按正弦分布的假定條件得出來的，但對定、轉子電流時間的波形未作任何假定，式中的電流i都是實際瞬時值。定子三相之間的互感是常值 () 轉子三相之間的互感也為常值 ()定子和轉子之間的互感 ()θ為轉子a相和定子A相之間的夾角。所以定子自感為 ()Lms為定子互感，Lls為定子漏感?；ジ写磐ㄊ侵饕磐?。對每一項定子繞組來說，它所交鏈的磁通包括互感磁通和漏感磁通。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。（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. 存在直流分壓電容電壓不平衡問題[12]。2. 每橋臂內(nèi)外側功率器件的導通時間不同，造成符合不一致。4. 可以控制無功功率流。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。由于沒有兩電平逆變器中兩個串聯(lián)器件的同時導通和同時關斷問題，對器件的動態(tài)性能要求低，器件受到的電壓應力小，系統(tǒng)的可靠性有所提高。（三）二極管鉗位型三電平逆變器的優(yōu)缺點綜合以上分析，可以概括出二極管鉗位型三電平逆變器有以下優(yōu)點：1. 三電平逆變器能夠很好的解決電力電子開關器件耐壓不夠高的問題。開關狀態(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，兩個同時導通，兩個同時關斷，每個開關上的電壓會出現(xiàn)動態(tài)不均。綜上所述，逆變器的所有開關器件在開關狀態(tài)從[O]到[P]過程中，只承受直流母線電壓的一半。在開關狀態(tài)[P]下，開關S1導通，不影響電路的工作。負載電流由S3換向到二極管D1，D2中。關斷的兩個開關管兩端Vs1=Vs4=E。在開關狀態(tài)[O]，開關S1，S4關斷，SS3導通。開關S3，S4已經(jīng)關斷，Vs3=Vs4=E。 在開關狀態(tài)[P]下，開關S1導通，鉗位二極管VD，方向偏置而截止。S2，兩端電壓Vs2=Vs3=0，關斷的兩個開關管兩端電壓Vs1=Vs4=E。在開關狀態(tài)[O]，開關S1，S4關斷，S2，S3導通。(b)直流側電容C1，C2足夠大，每個電容上的電壓保持E。 當iA0時，(b)所示。(b)，(c)給出了逆變器A相橋臂的換向過程，每個開關管上并聯(lián)一個電阻。(a)給出了開關S1，S4的開關信號Vg1，Vg4。每相橋臂中間的兩個IGBT導通時間最長，導致發(fā)熱量也多一些，因此實際系統(tǒng)散熱設計以這兩個IGBT為準。 三電平逆變器拓撲結構，當S1和S2同時導通時，輸出端A相對M點的電平為Ud /2(E)；當S2和S3同時導通時，輸出端A相與M點相連，因此它的電平為0；當S3和S4同時導通時，輸出A相電壓為Ud /2(E)，所以每相橋臂能輸出三個電平狀態(tài)，由三相這種橋臂組成的逆變器就叫做二極管鉗位型三電平逆變器。最常見的二極管鉗位型三電平逆變器，這種拓撲簡單，應用廣泛，控制策略也比較簡單，是分析多電平逆變器的基礎。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。（二）三電平逆變器的拓撲結構及工作原理多電平電路的實現(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，至少應該具有兩個條件：一．在輸入側有基本的直流電平；二．需要由有源和無源開關器件組成的基本變換單元，將基本電平合成以實現(xiàn)多電平輸出。但它也帶來了中點電位平衡問題。器件受到的電壓應力小，系統(tǒng)可靠性提高。 三電平電路由于其特殊的電路結構，除P、N兩種電平輸出外還可以實現(xiàn)零電平O輸出[6]。當逆變器輸出電壓較高時，開關器件的耐壓不夠。但在實際應用中，由于受到硬件條件和控制電路的復雜性的制約，在綜合考慮性能指標的情況下，三電平逆變器最為普遍，對其研究和分析具有實際意義三電平是相對于通用變頻器中常用的兩電平方案而言的[14]。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最初的出發(fā)點是通過對逆變器的主電路進行改進，使得逆變器的所有開關器件都工作在基頻或者基頻以下，以達到降低功率器件開關的頻率、減小開關應力、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，更適合應用于高壓大功率的場合。3. 設計了基于三電平逆變器的異步電機轉子磁場定向控制系統(tǒng)，包括轉速閉環(huán)、磁鏈閉環(huán)。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撲結構、工作原理進行了分析。異步電機的磁場定向控制模擬直流電機可以實現(xiàn)良好的動態(tài)性能。采用現(xiàn)代數(shù)字控制技術，開發(fā)更精確的轉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)也是研究熱點之一。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。20實際70年代剛剛提出磁場定向控制的基本理論，開創(chuàng)了交流傳動的新紀元。轉子磁場定向控制消除了標量控制的缺陷，同時提高了實時控制。應用坐標變換將電機三相系統(tǒng)變?yōu)閮上嘞到y(tǒng)，在轉子磁場定向坐標系上，交流電矢量變?yōu)榱嘶ハ啻怪豹毩⒌膭畲胖绷鞣至亢娃D矩直流分量。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。由于現(xiàn)代電力電子技術、現(xiàn)代控制理論、微機控制技術等理論技術的發(fā)展，異步電機調(diào)速取得了突破性進展，交流調(diào)速技術進入了一個新的時代[11]。所以這兩種方法都是穩(wěn)態(tài)控制，電機動態(tài)性能不好?；铑l率控制包含了速度閉環(huán)，更容易使系統(tǒng)穩(wěn)定。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。交流調(diào)速的初期，人們只能從異步電機的穩(wěn)態(tài)模型研究調(diào)速方法。與此同時交流電動機具有結構簡單、堅固耐用、價格低廉、維修方便等優(yōu)點。（三）異步電機轉子磁場定向控制技術綜述 1. 交流調(diào)速的發(fā)展概況直流電動機的調(diào)速性能優(yōu)于交流電動機，因此在調(diào)速領域曾一直占主導地位。隨著電力電子技術的發(fā)展，大容量逆變器得到了廣泛的應用。研究多電平拓撲是為了實現(xiàn)多電平的輸出電壓，使其應該用在更高的電壓場合，減小諧波含量。多電平逆變器包括二極管嵌位型、電容嵌位型、有源中點嵌位型逆變器等。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構。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和中點嵌位二極管。在高壓大功率的應用領域，結合多電平逆變器的異步電機轉子磁場定向控制因為其自身的優(yōu)點得到了廣泛的應用。目前轉子磁場定向控制應用最為廣泛。傳統(tǒng)的恒壓頻比控制和轉差頻率控制都不能滿足動態(tài)性能的要求，轉子磁場定向控制模擬直流電機的控制方式，實現(xiàn)了電機轉矩和磁通的解耦，達到了對瞬時轉矩的控制，所以得到了廣泛的應用。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。變頻器是節(jié)電的主要方法。 rotor field oriented control。關鍵詞：三電平逆變器；異步電機；轉子磁場定向控制；MATLAB仿真 The Simulation Research on Asynchronous Motor Control System Based on Roto