论文总字数：19728字

摘 要

电力电子技术的飞速发展带动逆变器供电的异步电动机的普遍应用。由于逆变器对电机控制方面的优势，也使其逐步涉足电力牵引领域，然而逆变器产生的是阶梯波或矩形波的电压或电流，这些波形中含有很多高次谐波，会对电动机的转矩、耗损和工作效率方面产生不利影响，使电机发热增加，降低系统效率，所以我们要对逆变器供电的异步电动机产生的谐波进行研究，最终得到降低谐波影响的办法。

本文首先详细介绍了SPWM控制技术的原理，然后进行逆变器控制异步电动机系统的谐波分析，分别讨论了单相二阶SPWM逆变器和三相SPWM逆变器，并且分别对其输出电压的谐波进行研究，主要分析了谐波的产生、大小和分布。

最后在MATLAB仿真软件中搭建了逆变电路的仿真模型，并且分析了仿真设计结果。利用MATLAB仿真软件不但可以效验理论推导的准确性，而且还能够为电机变频调速系统和电力电子电路的设计提供了一个较好的仿真方式。

关键词：变频调速 SPWM 频谱分析 谐波 仿真

Harmonic analysis of induction motor fed by inverter

Abstract

Along with the development of large scale power electronics technology, the application of the asynchronous motor which is supplied by the inverter is widely used. Because of the inverter for motor control more convenient and effective, so in the power traction field has also been greatly welcomed by, but providing the inverter voltage or current is usually ladder wave or square wave, containing a large number of harmonics, these harmonic components of motor torque and loss and efficiency produced negative effect, increase the heating of the motor, reducing the efficiency of the system. Therefore, it is necessary to asynchronous motor of inverter power supply for harmonic analysis, so as to take corresponding measures to attenuate the harmonics.

In this paper, we first introduce the principle of SPWM control technology, and inverter control of induction motor drive system harmonic analysis, respectively for single-phase second-order SPWM inverter and three-phase SPWM inverter output voltage harmonic generation, size and distribution of the specific analysis and calculation.

Finally, the simulation model of the inverter system is established by using MATLAB software, and the design results are analyzed. The simulation can verify the correctness of the mathematical theory reasoning, and also can provide a good simulation method for the design of power electronic circuit and motor variable frequency speed control system.

Key Words: Variable frequency speed regulation; SPWM; frequency spectrum analysis; harmonic; simulation

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 谐波分析 2

1.3.1 谐波对电机的影响 2

1.3.2 谐波治理措施 3

1.4 本文研究内容 4

第二章 谐波分析的理论基础 6

2.1 对调速系统的分析 6

2.1.1 感应电机工作原理 6

2.1.2 异步电机调速系统 6

2.1.3 变频变压调速的基本方式 6

2.2 变频器及SPWM技术 7

2.2.1 变频器介绍 7

2.2.2 SPWM控制技术原理 8

2.2.3 SPWM数学模型的建立及分析 9

2.3 频谱的概念及SPWM谐波分析的研究 12

2.3.1 频谱概念 12

2.3.2 SPWM逆变过程的谐波分析 13

2.4 本章小结 13

第三章 逆变器供电下异步电动机的建模仿真与谐波分析 14

3.1 Matlab软件介绍 14

3.2 仿真结果及其分析 14

3.3 三相逆变谐波对电机的影响 22

3.4 本章小结 26

第四章 总结与展望 27

参考文献 28

致 谢 30

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

我们都知道生活中许多东西都离不开异步电动机，它有很多应用领域，当然用的途中也会有很多谐波产生。由于谐波有很多的影响，所以我们分析我们所研究的课题是非常需要的，要分析问题的所在。

由于电力电子技术具有减少耗能、节能减排的优势，所以它有广阔的发展空间，可以缓解目前全球能源匮乏的问题。在我国，每年产生的能量损耗几乎都是在电能上面，我们使用电力电子技术就是为了降低电能的损耗。现在全国电动机普遍适用的变频装置业务在低于380kV、400kVA的已经发展的很成熟，技术人员正在致力于开发低电压或者高电压的电机传动变频器，这些有着很好的发展。因为类似于这一种的大容量的异步电动机在各行各业都要被用到，而且现实生活中的国民经济也主要是取决于它们的节能程度的高低，所以电机调速将会成为电力电子技术行业的研究领域中的重点方面。

在电动机调速系统中起主要作用的是变频器，但同时有大量谐波存在，严重干扰调速系统，本文主演研究变频器的谐波和抑制谐波的手段。

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