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五相雙級(jí)矩陣變換器功率開(kāi)關(guān)故障診斷方法的研究

發(fā)布時(shí)間:2020-08-11 08:31
【摘要】:隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展,電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)三相供電的制約,開(kāi)始向多相發(fā)展。與三相電機(jī)相比,多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、輸出功率大、良好的容錯(cuò)能力等優(yōu)點(diǎn)。雙級(jí)矩陣變換器(Two Stage Matrix Converter,簡(jiǎn)稱TSMC)具有無(wú)中間儲(chǔ)能元件、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。五相TSMC是三相TSMC向多相輸出的拓展拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),是多相功率變換器中具有潛力的一員。對(duì)于任何電力電子系統(tǒng)來(lái)說(shuō),功率變換器的可靠性和安全性是至關(guān)重要的,因此研究故障診斷策略對(duì)于保障五相TSMC系統(tǒng)高可靠性運(yùn)行具有重要的意義。首先,本文介紹了五相TSMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其常用的雙空間調(diào)制策略,分別對(duì)逆變級(jí)和整流級(jí)功率開(kāi)關(guān)故障下五相TSMC運(yùn)行模式和電壓特征進(jìn)行了分析和總結(jié),為后續(xù)診斷策略的提出奠定基礎(chǔ)。其次,對(duì)故障下五相TSMC下管電壓的特征進(jìn)行了分析和總結(jié),提出了基于下管誤差電壓的故障診斷算法。方法將誤差電壓和故障橋臂一一對(duì)應(yīng),原理簡(jiǎn)單,并且可以診斷出任意單個(gè)或逆變級(jí)多個(gè)功率開(kāi)關(guān)開(kāi)路的情況。然后,對(duì)五相TSMC輸出線電壓的故障特征做了深入的分析,并總結(jié)了逆變級(jí)和整流級(jí)功率開(kāi)關(guān)故障特征的異同,提出了在逆變級(jí)大矢量和零矢量作用時(shí)根據(jù)故障線電壓去定位故障開(kāi)關(guān)的方法。該方法具有診斷速度快,不受限于電源接線方式等優(yōu)點(diǎn),和現(xiàn)有線電壓法相比算法更簡(jiǎn)單。最后,搭建了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī),對(duì)部分硬件電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹;設(shè)計(jì)了以DSP和CPLD為控制核心的軟件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)五相TSMC的調(diào)制策略和基于下管誤差電壓法的診斷算法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了診斷方法的正確性。
【學(xué)位授予單位】:湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2019
【分類號(hào)】:TM46
【圖文】:

交流變換器,地步,變換器,電機(jī)驅(qū)動(dòng)


動(dòng)系統(tǒng)同傳統(tǒng)三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比具有下述優(yōu)點(diǎn): 功率器件承受的的電壓、電流等級(jí)得到降低,可以在電壓等級(jí)受限大功率的能量變換; 可靠性好,故障發(fā)生后系統(tǒng)剩余正常相數(shù)如果大于等于 3 相,則可容錯(cuò)控制使系統(tǒng)降額運(yùn)行,減少故障造成的損失;電機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)頻率增加,降低了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)幅值,減小了系統(tǒng)運(yùn)行聲。上述諸多的良好特性,多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車和求大功率、高可靠性的場(chǎng)合有廣闊的應(yīng)用前景[1-3]。近年來(lái)因多相得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注與應(yīng)用研究,而相應(yīng)的多相交流功率了普遍關(guān)注。功率變換器是交流調(diào)速系統(tǒng)中的核心裝置,按照有無(wú)中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)功率變換器可以分為交-直-交型(AC-DC-AC)和交-交型(AC,如圖 1-1 所示。其中 AC-DC-AC 變換器又可分為整流級(jí)是不控直交變換器和雙 PWM 變換器。

拓?fù)鋱D,拓?fù)?鉗位電路,功率開(kāi)關(guān)


第 2 章 五相 TSMC 調(diào)制策略及運(yùn)行模式分析2.1 五相 TSMC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 2-1 為五相 TSMC 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),主要由輸入濾波電路、整流級(jí)、逆變級(jí)、鉗位電路和五相負(fù)載組成。整流級(jí)為雙向功率開(kāi)關(guān)構(gòu)成的電流型整流器,每個(gè)雙向功率開(kāi)關(guān)由兩個(gè)帶有反并聯(lián)二極管的 IGBT 按照共射極連接組成,用于將輸入三相電壓合成極性為正的直流側(cè)電壓,可以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng);逆變級(jí)為五橋臂電壓型逆變器,將直流側(cè)電壓進(jìn)行調(diào)制,輸出五相正弦交流電;鉗位電路位于整流級(jí)和逆變級(jí)之間,由二極管和電容串聯(lián)組成,為系統(tǒng)提供保護(hù);輸入濾波器為L(zhǎng)C 濾波電路,用于濾除跟開(kāi)關(guān)頻率相關(guān)的高頻諧波。

電壓圖,電壓,矢量,子空間


定義逆變級(jí)開(kāi)關(guān)函數(shù)為 Sj=[SA,SB,SC導(dǎo)通,Sj=0 表示 j 相橋臂的下功率開(kāi)關(guān)d-q 子空間和 x-y 子空間的投影分別表示2 - PN A B C 2 - PN A C E 2( 52( 5d qx yV U S S S V U S S S σ σ σσ σ σ = + + + = + + + 式中σ =exp( j2π/5)。根據(jù)不同的開(kāi)關(guān)狀態(tài)組合,一共存為 30 個(gè),其余 2 個(gè)為零矢量,其在 d-q所示,這些矢量將 360 度電角度空間分量幅值大小可分為大矢量、中矢量、小q

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號(hào):2788841

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