电网故障下矩阵变换器与异步电机集成的高性能DTC系统稳定性研究

To the shortcomings of several converters used for alternative current speed adjusting system, a MC-DTC system is proposed to obtain high performance control effects by combination of advantages of matrix converter(MC) with the method of direct torque control(DTC) for induction motor. A simulation system and a prototype system for MC-DTC will be set up respectively on the basis of previous studies in this project; the low performances of MC-DTC system will be improved by virtual flux vector controller, electromagnet torque predictive controller and online fuzzy control observer of stator resistor; fuzzy controller and neural network controller will be made better to raise the accuracy of adjusting speed and dynamic performances respectively of MC-DTC according to the specific control objects. Thus the stability of MC-DTC system will be improved. Further, power grid fauls possibly met and researched less will be studied deeply to find suitable solutions to raise resistance to power grid fault of interference(stability) of MC-DTC system in the actual operation of MC-DTC system. The implementation of this project will provide theories and methods for the research and development of high performance MC-DTC system, and lay good basis for the popularization and application of variable frequency speed control system of matrix converter.

针对常用的几种变换器在交流调速系统中存在的不足, 将矩阵变换器（MC）的优点与异步电机的直接转矩控制（DTC）方法紧密结合起来，提出了MC-DTC系统,以期达到高性能控制效果。本课题将结合以往研究的基础，建立一个基于矩阵变换器的新型DTC仿真系统和样机系统；运用虚拟矢量磁通控制法、转矩预测控制法、定子电阻模糊控制在线观测器改善系统的低速性能；针对具体的控制对象对模糊控制和神经网络控制算法进行改造以改善系统的调速精度和动态性能。从而改善MC-DTC系统的稳定性。进而针对MC-DTC系统实际运行中可能遇到的人们研究较少的电网故障进行深入研究，找到合适的解决办法以提高MC-DTC系统的抗电网故障干扰性（稳定性）。本课题的实施，将为高性能MC-DTC系统的研究开发提供理论和方法，为矩阵变换器的变频调速系统的推广、应用奠定基础。

环境污染和能量短缺是制约当今社会发展的两大主题，因此节能起着越来越重要的作用。而电机调速节能是当今社会一种主要的节能形式，可见研究矩阵变换器驱动电机的调速节能是有积极意义的。本课题结合了以往研究的基础，建立了一个基于矩阵变换器异步电机直接转矩控制（MC-DTC）的仿真模型和高性能试验系统，通过理论分析、仿真研究和试验研究等手段对MC-DTC系统的低速性能、调速精度和动态性能进行了深入研究，从而提高了MC-DTC系统的稳定性。进而针对典型的电网故障进行了深入研究，验证了MC-DTC系统具有电网故障跨越能力。最后对MC-DTC系统的无速度传感器技术进行了一些研究。发表了多篇高质量论文，申报了四项发明专利，培养了多位硕士研究生；课题研究期间，项目负责人和本课题组一位教师先后获到了国家公派美国的访问学者机会，另一位教师得到了美国博士职位，项目负责人还得到去清华进修一年的机会，目前已送三位硕士生去清华电机系有关老师课题组联合培养，建立了良好稳定的合作关系，对我校电气工程学科建设和发展以及研究生的培养起到了积极的促进作用；形成了MC-DTC系统的一套研究方法，开发了一套基于DSP28335-FPGA的高性能MC-DTC试验系统，扩展了研究方向，为未来的研究打下了扎实的基础。