论文讨论了三相三电平二极管中点箝位型PWM整流器电路拓扑,详细分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理。三相VSR控制系统采用电压和电流双闭环控制,在Matlab仿真环境中建立了三相三电平PWM整流器的控制系统的仿真模型,仿真结果验证直流输出电压的稳定性,并具有电流谐波含量低、动态响应性能好、抗干扰能力强等优点,具有很强的实用性。

为达到功率因数校正（PFC）的目的，本文提出一种基于无桥APFC电路的单周期控制方案，本方案采用单周期的控制方法，来控制开关变换器的开关管使交流输入电流波形跟踪交流输入电压波形，从而实现交流电流波形正弦化。应用Matlab软件对设计的电路进行仿真实验，实验结果表明单周期控制的无桥功率因数校正电路具有很好的校正效果，而且该电路具有开关器件少，功耗低，电路体积小和控制电路简单的优点。

针对现有有源电力滤波器大多使用数字化控制器实现,存在系统延时的问题,提出了一种模型预测电流控制方法,并将其应用于三电平有源电力滤波器控制系统中。该方法根据实际有源电力滤波器控制系统模型设计质量函数,在每个采样周期内,对变频器27个电压矢量分别进行评估,选取使质量函数取值最小的电压矢量来控制下一周期开关导通,使有源电力滤波器的补偿电流快速跟踪参考值。仿真结果表明,该方法不仅能使有源电力滤波器实现高性能补偿,而且极大地减小了数字系统的固有延时。

变频器、整流器等各种非线性电力电子器在煤矿供电系统中广泛使用,导致电网谐波问题日益突出。在电力系统中安装有源电力滤波器等装置可以地抑制谐波进而改善电网电压电流畸变情况。由于煤矿系统电网有其自身独特的复杂情况,对有源电力滤波器的稳态性能和动态性能有很高的要求。为了兼顾有源电力滤波器的动态性和稳态性,针对有源电力滤波器控制部分采用改进重复控制和PI控制并联的方式增强补偿效果。在传统重复控制器中引入无差拍控制,利用无差拍控制的超前计算误差的特性提高重复控制器的响应精度,仿真结果验证了该方法的可行性。

分析了现有矿用高压开关永磁控制器电源现状,指出现有产品可靠性差、电磁干扰大、动作时间长;提出了一种将有源功率因数校正技术应用于矿用高压开关永磁控制器电源的设计思路,并给出了一种基于ML4824的电源设计方案。该设计方案实测电路功率因数为0.98,输出纹波电压为2.4V,对交流侧的谐波干扰可忽略;用于矿用高压开关永磁控制器时缩短了电容充电时间,且永磁控制器分闸时间达到了地面同等水平。

对电机电流的采样在电机的矢量控制系统中至关重要。在一些要求低成本、体积小的交流传动系统中,通过对直流母线电流进行单电阻采样,进而完成电机相电流的重构十分具有吸引力。在分析电机相电流与直流母线电流以及逆变器不同开关状态之间的对应关系的基础上,给出了一种简化的基于单电阻采样直流母线进行电机相电流重构的方案。通过MATLAB进行仿真验证,证实了该算法的正确性与可行性。

针对矿井提升机所用电励磁同步电机的高性能控制,研究了一种基于气隙磁链定向的电励磁同步电机变频调速系统。对所采用的基于气隙磁链定向矢量控制原理进行了阐述,在此基础上给出了电励磁同步电机变频调速控制系统,给出了气隙磁链观测器常用的3种数学模型,并进行了分析。设计了一套基于DSP和FPGA的电励磁同步电机控制系统。此系统能实现对电励磁同步电机的数字化、高性能、高可靠性控制。

探讨了永磁直线同步电机的数学模型,在同步电机、交交变频器和磁场定向控制系统方程的基础上,给出了永磁直线同步电机磁场定向控制数学模型,并用Matlab软件进行了仿真分析。

介绍了矿用永磁同步电机的数学模型和直接转矩控制技术原理,在matlab环境下建立了仿真模型,试验结果表明直接转矩技术,能够有效地减少电机磁链和转矩的脉动,采用直接转矩控制技术的永磁同步电机具有较宽的调速范围、良好的动态和稳态性能。该电机控制方案可广泛应用于煤矿空气压缩机、压风机、水泵等设备。

传统一阶滑模观测器通过估计反电动势实现系统无位置控制,该系统存在较大的高频颤振,且速域相对较窄。基于此,通过设计二阶滑模观测器,估计出扩展反电动势,利用锁相环得到转速和位置的估计值。仿真结果表明:该算法能有效减小系统中的颤振、提高估计精度、简化系统结构、拓宽速域,增强系统抗干扰能力。