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交交变频器广泛地应用于大容量、低速运转的生产领域,例如:轧钢机、矿井提升机及水泥球磨机等。研发大功率交交变频数字控制系统,对于提高我国在电气传动行业的自主创新水平有十分重要的意义。
首先,本文研究了交交变频器的结构组成及其输出特性,指出,在电流连续状态下,常用线性波截交法控制变频器的输出电压,并配合使用三相三线制接线方式消除该方法引起的三次谐波。本文建立了交交变频器输出电压数学模型,分析了输出电压谐波含量,为本文的科学研究奠定了理论基础。
其次,本文研究了电流断续状态下交交变频器的工作状态,指出,在电流断续状态下交交变频器输出电压与触发延迟角、输出电流之间呈现复杂的函数关系,无法通过控制触发延迟角来达到精确控制输出电压的目的。针对该问题,本文提出了一种工程实用的电流断续补偿方法,实验证明该方法简单而且有效。
本文还指出,在三相三线制交交变频器中,至少需要不同相的四只晶闸管正常导通才能构成闭合回路;在电流严重断续状态下,在输出电压周期内的某段时间,某两相电路所有晶闸管因为电流断续而阻断,另一相电路中导通的晶闸管由于缺乏续流回路而不能正常导通,导致输出电流畸变、呈“马鞍波”状。针对该问题,本文提出了一种断续状态下的补偿控制方法,有效地消除了“马鞍波”现象。
然而交交变频器本身是电压源性质的变频器,大多数高性能调速系统却要求快速、准确地控制电流,使其不受负载电压变化的影响。因此接下来,本文深入地研究了交交变频电流控制系统,分析了三相三线制交交变频器的三相电流协同控制的问题,提出用加入电压前馈补偿的复合控制系统来实现输出“电流”无差控制。
最后,本文介绍了针对大功率交交变频调速系统所研制的数字控制系统实验平台。实验证明,该系统运行稳定、控制性能优良。本文所述的理论与方法都在该系统的实验中得到了验证。