三电平逆变器异步电机直接转矩控制系统研究.pdf

西安科技大学
硕 士 学 位 论 文
三电平逆变器异步电机直接转矩控制系统研究









专业名称：电力电子与电力传动
作者姓名：罗强
指导教师：蔡文皓
学 位 论 文 独 创 性 说 明
本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取
得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或
集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学或其他教育机
构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已
在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名： 日期：
论文题目：三电平逆变器异步电机直接转矩控制系统研究
专 业：电力电子与电力传动
硕 士 生：罗 强 (签名)
指导教师：蔡文皓 (签名)
摘 要
本文以三电平二极管中点钳位型（NPC）逆变器馈电的异步电动机直接转矩控制系
统为课题展开研究。文章开始部分描述了多电平逆变器的拓扑结构和异步电动机调速控
制的几种方法。文章的前半部分是系统研究的理论部分，先以二极管中点钳位型三电平
逆变器为核心，讲述了多电平逆变器的几种模型，并对各个模型加以说明，同时详细介
绍了三电平 NPC 型逆变器的工作原理，推导出了其数学模型并对其所存在的相关问题
作以分析。然后对三电平 NPC 型逆变器馈电的异步电动机直接转矩控制（DTC）系统
的原理进行分析，从矢量坐标变换、DTC 原理、滞环比较控制、电压空间矢量选择等诸
多方面详细分析了研究课题的理论部分，为后期研究做好基础。
本文的后半部分在文章前半部分理论研究的基础上，对课题进行了更加深入的研
究。首先借助于计算机仿真软件 MATLAB/Simulink 工具包，对三电平逆变器馈电的异
步电动机直接转矩控制算法、静止坐标系的 3/2 变换、磁链观测模型、矢量合成方法等
原理进行仿真验证。仿真结果验证了系统设计思路的可行性，然后在现有实验条件的基
础上对相关电路进行硬件电路设计和调试。在电路调试时，以 TI 公司高性能 DSP 控制
器 TMS320F2812 为主控制器，结合软件调试 CCS 环境，设计相关程序，实现系统调试。
最后，利用实验室现有条件，选择一台 的异步电动机作为实验对象，进行直
接转矩控制实验，在文章的最后给出了相关实验结果。
关 键 词：多电平逆变器；NPC 型三电平逆变器；直接转矩控制；滞环比较控制
研究类型：应用研究
Subject : Research on Direct Torque Control System of Three-level
Inverter-fed Induction Motor
Specialty : Power Electronics and Power Drives
Name : Luo Qiang (Signature)
Instructor : Cai Wenhao (Signature)