论文总字数：18920字

摘 要

近几十年来电力电子技术发展十分迅速，带动了新一代交流调速系统的兴起，逐步取代直流调速系统成为性能最为优越的电力拖动系统。然而大量电力电子器件的运用使得交流调速系统中的谐波污染问题变得十分严重，对异步电机的稳定运行也有一定影响。系统中的谐波主要来源于变频器的整流和逆变环节，而整流环节的谐波问题已经有了很多的研究分析，而逆变环节和异步电机的谐波问题研究较少。本文主要分析在逆变器的供电的条件下，异步电机在其额定功率下稳定运行时的谐波问题。

本文首先介绍交流调速系统的发展，简要说明了研究谐波的意义。其后介绍了交流调速系统的几种控制方法，主要介绍了变频调速的方法。先介绍了逆变器原理，然后说明了SPWM的控制方式对其可能产生谐波进行了理论上的分析。

本文最后利用MATLAB软件的Simulink构建了变频器控制异步电机的仿真模型，并用FFT模块对其输出的电压波形进行了频谱分析，与理论推导进行比较分析。

关键词：变频器 异步电机 SPWM控制 谐波分析

Analysis of harmonic problem for induction motor with inverter

Abstract

In the last few decades, the development of power electronics technology is very fast, which has improved a new generation of AC speed regulation system gradually replace the DC speed control system become the most superior power drive system. However, using lots of power electronic devices makes the problem of harmonic pollution in AC speed control system very serious, and it also has some effect on the stable operation of asynchronous motor. Harmonic of the drive system mainly come from inverter rectifier and inverter, so far the rectifier harmonic problems have a lot of research and analysis, but which is less on inverter and asynchronous motor harmonic problem. This thesis mainly analyzes the harmonic problem of the asynchronous motor under the condition of the inverter power supply.

This thesis first introduces the development of AC speed regulation system, and briefly describes the significance of the study of harmonic.The thesis introduces several control methods of AC speed regulation system, and introduces the method of frequency conversion and speed adjustment. First, I have introduced the principle of inverter, then presented the control mode of SPWM, and finally analyzed the harmonic of the inverter in theory.

In the end, the simulation model of inverter controlled induction motor is built by MATLAB software. The voltage waveform is analyzed by FFT module, and the result is compared with theoretical deduction.

Key Words: Inverter Asynchronous Motor; SPWM; harmonic analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2变频器控制异步电机国内外现状 1

1.2.1电力电子器件的发展 1

1.2.2异步电机调速控制方法 2

1.2.3变频器控制异步电机谐波问题现状 3

1.3 课题研究内容 3

第二章 变频器输出电压谐波分析的基础 5

2.1 异步电机变频调速系统 5

2.1.1 异步电机调速原理 5

2.1.2 异步电机调速系统 5

2.1.3 变频器调速的控制方式 5

2.2 逆变器原理 6

2.2.1 单相半桥逆变电路 6

2.2.2 单相全桥逆变电路 7

2.2.3 三相桥式逆变电路 8

2.3 变频器原理及SPWM技术 10

2.3.1 变频器原理及组成 10

2.3.2 SPWM控制的原理 11

2.3.3 SPWM 数学模型的建立 13

2. 4傅里叶变换和频谱分析简介 13

2.4.1 傅里叶变换 13

2.4.2 频谱分析 15

第三章 SPWM电压型逆变器谐波分析 17

3. 1 单相SPWM逆变器输出电压的谐波分析 17

3. 2 三相SPWM逆变器输出电压的谐波分析 19

3. 3 影响SPWM的因素 21

第四章 变频器控制异步电机建模仿真与谐波分析 23

4.1 仿真软件Matlab介绍 23

4.1.1 Matlab软件产生及发展 23

4.1.2 SIMULINK介绍 23

4.1.3 电力系统库介绍 24

4.2 单相SPWM逆变电路仿真 24

4.3 三相SPWM逆变电路仿真 26

4.4 SPWM逆变器控制异步电机仿真 29

结论 34

参考文献 35

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

直流电动机和交流电动机的电力拖动在19世纪中叶先后诞生，当时的电力拖动采用的是不调速系统，随着社会生产的发展其生产技术越来越复杂，要求生产机械能在速度，启动，制动，正反转等方面有较好的静态动态性能。因此，电动机调速技术得以不断发展。

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