礦井提升機(jī)變頻器諧波抑制的BFA最優(yōu)控制.pdf

1、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬且精度高，控制方便、靈活，起動(dòng)電流小，低速轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)行效率高等特點(diǎn)，已廣泛運(yùn)用于礦井提升機(jī)。然而由于當(dāng)前變頻調(diào)速系統(tǒng)主要采用基于載波的脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)控制方式，使得礦井提升機(jī)工作過(guò)程中變頻器輸出的電壓含有大量諧波成分，這些諧波成分直接影響礦井提升機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，對(duì)礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)造成嚴(yán)重的干擾，同時(shí)會(huì)給電網(wǎng)造成污染。因此研究礦井提升機(jī)變頻器諧波抑制技術(shù)，對(duì)于

2、保證礦井提升機(jī)高效、穩(wěn)定運(yùn)行有著實(shí)用意義。
　　論文分析三相三電平逆變器在不同調(diào)制方式下諧波產(chǎn)生機(jī)制的基礎(chǔ)上，提出一種最小化總諧波畸變率(Total Harmonic Distortion，THD)的PWM調(diào)制方法，以變頻器輸出電壓的諧波總畸變率最小為目標(biāo)，采用細(xì)菌覓食算法(Bacterial Foraging Algorithm, BFA)優(yōu)化求解最小諧波總畸變率的開(kāi)關(guān)時(shí)刻，并通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的有效性。主要研究?jī)?nèi)容如下：

3、
　　1.根據(jù)高壓大功率礦井提升機(jī)對(duì)變頻器容量和耐壓水平的要求，以三相三電平逆變器為研究對(duì)象，理論分析三種調(diào)制方式(三角載波層疊PWM調(diào)制、空間矢量PWM調(diào)制、特定諧波消除PWM調(diào)制)諧波產(chǎn)生機(jī)制，仿真得到各種調(diào)制方式下諧波畸變率的大小。結(jié)合提升機(jī)恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行工況，通過(guò)測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析礦井提升機(jī)在不同轉(zhuǎn)矩、提升速度(頻率)變化下輸出電壓諧波的變化規(guī)律。
　　2.提出一種最小化THD的PWM調(diào)制方法，建立帶負(fù)載的輸出電壓諧波數(shù)學(xué)模型

4、，以變頻器輸出電壓的諧波總畸變率最小為目標(biāo)，變頻器功率器件的開(kāi)關(guān)時(shí)刻為優(yōu)化變量，同時(shí)考慮單次諧波電壓的幅值、總諧波畸變率在限定的范圍內(nèi)等約束條件，建立以THD最小的輸出電壓諧波優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。
　　3.在建立的諧波優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用細(xì)菌覓食算法對(duì)不同頻率、不同負(fù)載下變頻器功率器件的開(kāi)關(guān)時(shí)刻進(jìn)行求解，并通過(guò)與相同條件下自然采樣算法、粒子群算法和遺傳算法優(yōu)化得到的各次諧波、諧波總畸變率大小的比較，及在優(yōu)化求解過(guò)程中收斂性的對(duì)比來(lái)驗(yàn)證