NPC三电平中压大功率变频器设计
三电平NPC型逆变器中点电位稳压器的设计_张珍珍
器） ， 中点电位稳压器的设计和仿真。利用一种连续可变的偏移电压可以调节直流母线上的中点电位， 修正直 流侧存在的中点电位波动。该稳压器从直流侧和交流侧两个方面考虑， 均引入 PI 调节器， 并结合偏移电压模 在一定程度上得到了有效的控制。 中图分类号： TM464 块来达到控制中点电位 （NPP） 的目的。对此方法进行了 Matlab/Simulink 仿真， 仿真结果验证了中点电位波动 关键词： 三电平逆变器； 中点电位； 稳压器； 仿真； 二极管钳位 文献标识码： A
图2
直流侧电容电压不等时相电压和线电压 Fig.2 Phase voltage and line voltage with large imbalance at DC link
表 2 给出了在总的直流电压为 600 V， 且中点 电位不平衡时线电压的谐波总畸变率 （THD） 。 27
电气传动 2014 年 第 44 卷 第 12 期
张珍珍， 等： 三电平 NPC 型逆变器中点电位稳压器的设计
通过刻意使直流侧 2 个分压电容上的电压值不 等， 可以看到逆变器输出线电压的 THD 只有在 2 个分压电容上的电压值相等时才最小， 且随着中 点电位不平衡趋势的增加， 线电压 THD 也随之 增加。
表2 Vdc1/V 200 210 220 230 240 250 300 350 400 450 500 Tab.2 直流母线不平衡时的总谐波畸变率 （Vdc=600 V） Effects of dc⁃link imbalance on THD （Vdc=600 V） Vdc2/V 400 390 380 370 360 350 300 250 200 150 100 基波线电压/V 415.3 416.2 428.3 436.3 436.3 438.3 440.2 421.2 421.3 441.3 435.3 43.72 41.84 41.62 40.28 40.21 40.16 36.84 38.67 40.40 46.52 43.42 线电压 THD/%
NPC三电平中压大功率变频器设计
发和应用仍显不足，技术水平相比国外有较大
差距［9-10］。
为了提高国产大功率变频技术的水平，摆脱
国内市场对进口技术和装备的依赖，本公司在多
年大功率变频技术积累的基础上开展了对电压
源型中点钳位三电平变频器的研发工作。经过
Fig.2
两年多的努力探索，成功开发出基于 IGCT 的 3.3
形编辑区，然后在对应的端子间连线，并设置相
电机模型的预测是控制的重要部分，常用的
应 参 数 即 可 ，其 操 作 过 程 与 Matlab/Simulink 类
建模方法有 2 种：一种是根据电流矢量计算滑差
似，易于系统设计工程人员掌握，因此显著提高
频率和负载角度以及磁链，称为电流模型；另一
编程效率。除此之外，在对程序进行调试过程中
功率主回路及其控制系统
ALTERA 公司大规模 FPGA 作为核心控制芯片，
变频器的功率主回路结构如图 2 所示。图 2
TGCS 软件适用于电气传动、工业现场自动控制、
中，功率主回路采用双 PWM 背靠背结构，变频器
电气设备及电源设备制造等需要数字信号处理
可以 4 象限运行，有功功率既可从电网流向电动
有较高的性能指标。
压、大功率的应用场合。目前常见的多电平结构
我国在中高压大功率变频器方面的研究相
作者简介：
段志刚（1970-），
男，
在读博士，
高级工程师，
Email：
duanzg086@
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量变频器的研制对功率器件的性能和电路拓扑
（series-connected H-bridge voltage source convert-
三电平npc逆变器硬件设计
三电平npc逆变器硬件设计
三电平NPC逆变器是一种高性能的逆变器拓扑结构，它在电
力电子领域得到了广泛的应用。
下面是三电平NPC逆变器的
硬件设计方案：
1. 选择功率器件：根据设计需求选择合适的功率器件，通常使用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）或MOSFET（金属氧化物半
导体场效应管）作为开关管，整流器使用快恢复二极管（FRED）。
2. 控制电路设计：三电平NPC逆变器需要精确的电流和电压
控制，因此需要设计控制电路来实现这些功能。
可以使用微控制器或DSP芯片来实现控制算法，同时需要采用传感器来获
取电流和电压信息。
3. 电源电压设计：三电平NPC逆变器通常使用直流输入电压，因此需要设计适当的电源电压。
可以使用整流器将交流电转换为直流电，然后通过滤波器进行滤波。
4. 电路保护设计：在设计过程中，需要考虑逆变器的电路保护，以保证逆变器在故障情况下的安全运行。
常见的保护措施包括过压保护、过流保护、短路保护等。
5. PCB设计：将上述所有电路元件和电路连接在一起，设计PCB板以实现电路的布线和连接。
需要注意布线的合理性和
有关信号的屏蔽，以减少干扰和噪声。
6. 散热设计：由于三电平NPC逆变器在工作过程中会产生大
量的热量，因此需要进行散热设计来保持逆变器的工作温度在可接受范围内。
可以使用散热片、散热器等散热设备来提高散热效果。
总之，三电平NPC逆变器的硬件设计需要综合考虑功率器件、控制电路、电源电压、保护措施、PCB设计和散热设计等多
个方面。
需要根据具体的设计需求和要求进行设计。
NPC三电平逆变器及其中点电位平衡的研究
NPC三电平逆变器及其中点电位平衡的研究一、本文概述Overview of this article随着电力电子技术的快速发展和可再生能源的大规模应用，电力转换和电能质量控制成为了电气工程领域的研究热点。
其中，三电平逆变器作为一种高效的电能转换装置，在风力发电、太阳能发电、电机驱动等领域得到了广泛应用。
然而，三电平逆变器在运行过程中，中点电位平衡问题一直是影响其性能稳定性的关键因素。
因此，对NPC（Neutral Point Clamped）三电平逆变器及其中点电位平衡的研究具有重要的理论价值和实际意义。
With the rapid development of power electronics technology and the large-scale application of renewable energy, power conversion and power quality control have become research hotspots in the field of electrical engineering. Among them, three-level inverters, as an efficient energy conversion device, have been widely used in fields such as wind power generation, solar power generation, and motor drive. However, the issue of midpoint potential balance has always been a keyfactor affecting the performance stability of three-level inverters during operation. Therefore, the study of NPC (Neutral Point Clamped) three-level inverters and their midpoint potential balance has important theoretical value and practical significance.本文旨在深入探讨NPC三电平逆变器的工作原理、中点电位平衡控制策略以及实际应用中的关键技术问题。
GE PC_MV7000_cn_cy_20130508
MV7000中压变频器-3.3KV
控制和冷却 AFE 主动前端整流 直流母线 三电平逆变 交流输出
水冷
变压器
MV7000拓扑结构 （AFE主动前端整流输入）
电动机
12 GE Title or job number 9/26/2013
Collector IGBT Emitter
反并联 二极管
适用于小功率和中等功率变频器
IEGT 的技术改进:
适用于中等功率和大功率变频器
– 无导线连接技术: 不会因为导线焊接形成的分层结构而产生元件开裂 – 陶瓷压装技术: 避免电机在低频运行时需要降容
6 GE Title or job number 9/26/2013
– 改善电机电压波型 – 电机电流包含更低的谐波电流
采用先进的技术:
– 减小了设备的尺寸 – 更好的鲁棒性 – 提高了服务寿命
适用于交流感应电动机和同步电机
2 GE Title or job number 9/26/2013
MV7000中压变频器
MV7000 – 压装式IEGT （PPI ）
门驱动控制板
逆变桥 直流母线
主动前端整流桥
冷却单元
控制柜
March 2011
23 GE Title or job number 9/26/2013 23
|
MV7000中压变频器
MV7927 (27MW - 10kV)
逆变桥
压装式模块
24 GE Title or job number 9/26/2013
MV7000中压变频器-6.6KV
DC - = - 3/6 VDC DC + = + 3/6 VDC
三电平逆变器变频调速系统设计
（２）在关断过程中，为尽快抽取 ＰＮＰ管中的存储 电荷，能向 ＩＧＢＴ提供足够的反向栅压［２］。
（３）能把 输 入 输 出 进 行 隔 离，即 能 很 好 的 隔 离 控 制电路和主体电路；
图 １ 逆变器变频调速系统主电路如图
３ 系统主体电路
本文所采用的系统是电压型交一直一交变频装置 结构［１］，整流 电 路 由 二 极 管 三 相 整 流 桥 模 块 组 成，其 整流部分是不可控的全桥整流电路设计；三 理图如图 ２所示。图中中间直流回路中的电阻 Ｒ３，其 作用是输入限流，用来限制系统起动时的冲击电流，限 制充电过程最长时间 ０２ｓ，稳态工作时使用接触器 Ｊ１ 将该电阻断开，其动作是为了减少变频部分正常工作 的时候在中间直流上的消耗的功率。
《电气开关》（２０１８．Ｎｏ．２）
７９
图 ２ 系统总体电路设计原理图
４ 电压电流的采样电路设计
在本文中采用了电压和电流的采样电路。把采样 电阻 Ｒ１上的电压送入到采样电路中去，经过一系列 的处理输入到 ＤＳＰ。电流的检测一般主要有三种：霍 尔元件检测、分压电阻法和电流互感器检测法。分压 电阻法一般成本比较低和精度相对高，因为得到了广 泛的应用，然而霍尔元件检测法因为不能与电路串、并 联，此中做法不破坏小的封装和电路的完整性而得到 了应用；电流互感器法则主要用于大电流和交流电的 场合当中。三种方法各有其优点。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｏｄｅｃｌａｍｐｉｎｇｔｙｐｅｔｈｒｅｅｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｎｅｕｔｒａｌｖｏｌｔａｇｅ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｔｉｍｉｎｇｏｆｔｈｒｅｅｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒ
三电平变频器
摘要随着近年来对高质量，高可靠性电源系统的需求不断发展，生产的总电能中，越来越多的电能必须经过电力电子技术实行能量变换后，再用于民用、工业或军事的需要。
而逆变器是对电能进行变换和控制的一种关键器件，具有输出高质量电压波形的能力。
高性能数字信号处理器（DSP）的飞速发展，使数字化逆变器系统成为今后发展的潮流。
本文主要对NPC三电平逆变器系统进行了分析和研究：1．以中点钳位式三电平逆变器的基本拓扑结构为基础，阐述了三电平逆变器的运行机理。
2．在两电平逆变器基础上详细研究了三电平逆变器中空间电压矢量调制技术的基本原理，提出了一种采用最近三矢量法合成参考矢量的空间矢量脉宽调制算法，给出了小三角形区域判断规则、合成参考电压矢量的相应输出电压矢量作用顺序和作用时间以及开关信号的产生方法。
由于中点电位的不平衡是二极管钳位式三电平逆变器运行过程中比较严重的问题，本文分析了不同矢量对中点电位的影响，并得出通过对成对小矢量的作用时间分配能够控制中点电位的结论。
逆变器控制系统在控制策略上采用电压型PWM逆变控制，并用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A、XILINX公司的CPLD芯片XC95144XL、相应的驱动电路和高速数据采集电路等实现这种闭环控制。
另外，本文还通过MATLAB仿真软件对基于空间矢量调制的SVPWM波控制的二极管钳位式逆变器进行了仿真，对逆变后的电压和电流波形以及波形谐波畸变率进行了分析,并验证了三电平逆变器较两电平逆变器的优越性。
关键词：DSP;逆变;二极管钳位式;SVPWM;仿真AbstractIn recent years, with high quality, high reliability of power system needs cons tant development, the production of total power, more and more power must pass power electronic technology transformation of energy, then for civilian use, industrial and military needs. And inverter is electric transformation and control of a key components, with high quality output voltage waveform ability. High-performance digital signal processor (DSP) rapid development, make the digital inverter system become the trend of development in the future.This paper mainly to the NPC three-level inverter system analysis and research: 1. The halfway point in the ground-clamp type three-level inverter based the basic topological structure, this paper expounds the three-level inverterThe operation mechanisms.2. In two level inverter based on a detailed study of the three-level inverter in space voltage vector modulation technology,The basic principle, put forward a kind of the last three vectorsynthesis method of vector space vector reference pulse width modulation calculate Method, gives small triangle area judge rules, synthetic reference voltage vector corresponding output voltage vector function Order and function and switch time signal generation method.Due to the halfway point of the potential imbalance is the ground-clamp diode type three-level inverter in the process of operation is a relatively serious problem, this paper analyzes the different vector to point the influence of the electric potential, and that the pair small vector by the role of the distribution of time to control the halfway point of the potential conclusions. Inverter control system control strategy in the voltage source PWM inverter control, and the DSP TMS320LF2407A TI company, XILINX company XC95144XL CPLD chip, the corresponding drive circuit and high speed data acquisition circuit to realize the closed-loop control. In addition, this paper also through MATLAB simulation software based on space vector modulation of the wave to control of diode SVPWM embedded a type inverter is simulated, and the inverter to the voltage and current waveform and waveform harmonic distortion rate is analyzed，And verify the three-level inverter is two level inverter superiority.Keywords: DSP；inverter；diode embedded type；space vector；simulation目录第一章绪论 (3)1.1课题研究背景及意义 (3)1.2研究现状及特点 (4)1.3拓扑结构选择 (5)1.4本文的主要目的、任务、技术指标及主要内容 (8)第二章二极管钳位式三电平逆变器主电路的设计 (10)2.1二极管钳位式逆变电路拓扑 (10)2.2逆变器工作状态分析 (11)第三章三电平SVPWM简化控制算法 (13)3.1引言 (13)3.2基于参考电压分解的SVPWM简化算法 (14)3.2.1两电平统一电压调制算法 (14)3.2.2三电平SVPWM简化算法 (17)3.2.3三电平SVPWM与SPWM的统一 (18)第四章中点平衡 (23)4．1中点电位不平衡的原因 (23)4．2三电平逆变器中点电压波动分析 (24)4．2．1 三电平逆变器中点电压波动定性分析 (24)4．2．2 对三电平逆变器中点电位波动的定量分析 (25)第五章三电平逆变器的硬件设计 (28)5.1系统构成 (28)5.2主电路设计 (29)5.2.1母线电容的选择 (29)5.2.2功率器件的选择 (29)5.2.3变压器的选择 (30)5.2.4输出滤波器设计 (32)5.3控制电路设计 (33)5.3.1TMS320LF2407A简介及特点 (34)5.3.2、CPLD接口电路 (39)5.3.3 SVPWM波形的产生 (39)5.4、采样电路设计 (42)5.5驱动电路设计 (45)5.6其他外围电路设计 (48)第六章系统软件设计 (52)6.1计算模块 (52)6.2主控制程序及中断程序设计 (54)第七章三点平逆变器的仿真..................... 错误!未定义书签。
三电平NPC逆变器SVPWM控制策略及中点电位平衡研究
三电平NPC逆变器SVPWM控制策略
三电平NPC逆变器SVPWM控制策略
SVPWM是一种先进的空间矢量调制技术，通过将一个采样周期内的三个电压矢 量分配到两个开关器件上，可以获得与常规PWM相比更高的调制效率和更好的输 出波形质量。对于三电平NPC逆变器，SVPWM控制策略的关键是选取合适的调制方 式、脉宽调制参数和中点电位控制策略。
中点电位平衡研究
中点电位的影响主要有以下几个方面：
中点电位平衡研究
1、输出波形质量：中点电位不平衡会导致输出波形畸变，产生谐波污染；
中点电位平衡研究
2、开关器件的可靠性：中点电位不平衡会导致开关器件承受电压增大，降低 其可靠性；
中点电位平衡研究
3、系统的稳定性：中点电位不平衡会影响系统的稳定运行，可能导致系统振 荡甚至崩溃。
结论与展望
结论与展望
本次演示对三电平NPC逆变器SVPWM控制策略及中点电位平衡问题进行了深入 研究，提出了一种有效的控制方法。实验结果表明，该方法可以有效提高逆变器 的性能和可靠性。然而，在实际应用中仍存在一些问题需要进一步探讨，例如如 何进一步优化脉宽调制参数和中点电位平衡控制策略，以获得更好的输出波形质 量和系统稳定性。
三电平NPC逆变器SVPWM控制策略
电流跟踪控制参数也是SVPWM控制策略的重要组成部分。本次演示采用PI （Proportional-Integral）控制器来实现电流跟踪控制，通过调节PI控制器的 参数，达到快速跟踪输出电流的目的。
中点电位平衡研究
中点电位平衡研究
中点电位平衡问题是三电平NPC逆变器运行过程中的一个关键问题。中点电位 的平衡与否直接影响到逆变器的性能和可靠性。中点电位的产生原因是逆变器两 个半桥中点电压的差值，它可能会导致半桥电容充放电不平衡，进而影响逆变器 的正常工作。
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NPC三电平中压大功率变频器设计段志刚;姜一达;张策;金书辉;尤轶【摘要】介绍了基于三电平拓扑的大功率中压变频系统,单台容量达8 MV·A,可以多台并联扩展.变频器功率开关器件采用集成门极换流晶闸管IGCT,变频器采用交-直-交背靠背拓扑,整流和逆变部分均为中点钳位NPC三电平结构.整流部分设计为有源前端AFE,可以实现逆变器电能向电网回馈;逆变部分采用转子磁量定向的矢量控制,可以达到高性能的调速指标.所述系统不仅谐波含量小而且具有很好的动态特性和调速精度,适用于调速范围宽的驱动系统.%A medium-voltage and high-power convertor with IGCT was introduced.Its single power rating could reach 8 MV·A,and a few convertors could be paralleled together in order to drive a higher-power load.AC-DC-AC and back-to-back topology was adopted,the rectifier and inverter had the same power units—three level NPC connected into DC-link.The rectifier was designed with AFE so that the energy from DC-link could feed to the power grid.The rotor flux orientation vector control strategy,which ensured the highest torque quality,was applied in the inverter.So, the convertor shows an excellent drive system efficiency including low harmonic content and high speed performance, and is appropriate for a wide-range variable-speed drive system.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2018(048)003【总页数】5页(P13-16,74)【关键词】集成门极换流晶闸管;中点钳位;有源前端;矢量控制【作者】段志刚;姜一达;张策;金书辉;尤轶【作者单位】天津大学管理与经济学部,天津300072;天津电气科学研究院有限公司,天津300180;天津电气科学研究院有限公司,天津300180;天津电气科学研究院有限公司,天津300180;天津电气科学研究院有限公司,天津300180【正文语种】中文【中图分类】TM4中高压大容量变频传动系统广泛应用于冶金、矿井提升、造纸、石油开采、船舶推进等多种工业场合，研制高性能的大功率变频器对于节能降耗、全面提升工业水平具有重要意义［1］。
但是，和低压、小容量变频器的研制相比，中高压大容量变频器的研制对功率器件的性能和电路拓扑结构都有更高要求，因此难度更大。
采用多电平主电路结构是中高压变频器的一个重要发展方向。
和两电平结构相比，多电平结构降低了功率器件的耐压要求，具有输出电压电能质量好（波形接近正弦，谐波小）、开关损耗低和电压变化率du/dt小等特点，非常适合高电压、大功率的应用场合。
目前常见的多电平结构有电压源型中点钳位三电平变频器（three-level neutral-point-clamped voltage source converter，3LNPC VSC）［2-4］、电压源型电容钳位4电平变频器（four-level flying capacitor voltage source converter，4L-FLC VSC）［5］和电压源型H桥级联变频器（series-connected H-bridge voltage source converter，SCHB VSC）［6］，其中电压源型中点钳位三电平结构比其他结构具有较高的效率，因此在工业中应用较多［7］。
目前，国外知名电气公司大多推出了各自的三电平变频器产品，例如ABB的ACS6000系列以及西门子的SIMVERT ML2系列［8-9］，均具有较高的性能指标。
我国在中高压大功率变频器方面的研究相对比较落后，过去主要以晶闸管作为功率器件，开发直流传动装置和交-交变频传动系统。
这些装置结构复杂、成本高，由于开关频率较低，其控制性能和网侧谐波较差。
近十五年来，国内的大容量变频器开发有了突破性进展，某些企业推出了采用低压IGBT的电压源型H桥级联高压变频器，还有些企业研制出基于IGBT的中压三电平变频器，电压等级可达3 kV。
依靠价格优势，这些产品可以在一定程度上与国外产品竞争，但总体来看，国内的中高压变频器品牌主要以H桥串联形式为主，技术相对单一，多电平变频器的研发和应用仍显不足，技术水平相比国外有较大差距［9-10］。
为了提高国产大功率变频技术的水平，摆脱国内市场对进口技术和装备的依赖，本公司在多年大功率变频技术积累的基础上开展了对电压源型中点钳位三电平变频器的研发工作。
经过两年多的努力探索，成功开发出基于IGCT的3.3 kV，8 MV·A三电平变频器，如图1所示。
图1 基于IGCT 8 M V·A三电平变频器Fig.1 8 MV·A three level converter with IGCT该变频器成功地解决了交流电机矢量控制技术和有源前端整流器控制技术等多项关键技术，已在国家电控配电设备产品质量监督检测中心完成了2 MW异步电机对拖试验。
实验结果表明，该装置具有优良的动、静态性能，填补了国内IGCT三电平中压变频器研究的空白。
1 变频器主回路及控制系统设计1.1 功率主回路及其控制系统变频器的功率主回路结构如图2所示。
图2中，功率主回路采用双PWM背靠背结构，变频器可以4象限运行，有功功率既可从电网流向电动机，也可从电动机侧流回电网。
变频器通过三相整流变压器和电网连接，变压器输出的工频三相交流电经过有源前端整流单元整流，得到极性为正、负、零的直流电压。
有源前端整流单元采用PWM整流技术，使得其输入功率因数在较大范围内可控。
在调制算法中采用了特定谐波消除法（selected harmonic elimination，SHE），有效地抑制了谐波流入电网。
逆变器采用转子磁链定向的矢量控制算法，提高了电机的动、静态性能和调速精度。
直流环节为能耗制动部分，当直流电压较高时，触发晶闸管通过电阻对直流放电，同时也可以作为装置的快速放电回路。
图2 功率主回路示意图Fig.2 Schematic diagram of power circuit变频器采用的功率器件为ABB公司的专利产品——IGCT。
选用这一器件是考虑到它的导通损耗和开关损耗都较低，非常适用于大功率中压变频技术。
1.2 控制系统为适应电气传动系统快速、实时性要求，成功开发出了新型数字控制系统TGCS，其控制器外观如图3所示。
图3 TGCS控制器外观Fig.3 Outline of TGCS controllerTGCS的硬件部分以TI公司新一代CPU和ALTERA公司大规模FPGA作为核心控制芯片，TGCS软件适用于电气传动、工业现场自动控制、电气设备及电源设备制造等需要数字信号处理器（DSP）的场合，该软件中有自己的基本功能模块库，可以根据需要直接调用实现模块化编程，同时可以将特定的功能以语言的形式编写然后封装块，这增加了调试的灵活性。
通过模块化编写的程序通用数字控制器（TGC）中的数字信号处理器完成代码的编译、代码下载及DSP程序的运行状态监控。
通过合理配置核心硬件及相应的外围接口，使之协调高效工作。
控制器采用模块化设计，因此硬件组态灵活方便。
为保证中压功率部分与控制部分的绝缘并克服信号传输过程中的电磁干扰，信号的传输采用了新型实用且安全可靠的10 M，100 M高速光纤通讯电路，通过合理选型及设计采用了适宜工业运行的高速且容错的编解码技术，这种数字光纤通讯技术，满足中压变频安全、快速、稳定可靠的通信要求。
图4显示了TGCS的编程界面。
采用TGCS编写程序时，只需选择适当的程序功能块拖到图形编辑区，然后在对应的端子间连线，并设置相应参数即可，其操作过程与Matlab/Simulink类似，易于系统设计工程人员掌握，因此显著提高编程效率。
除此之外，在对程序进行调试过程中可以对模块的端子进行实时的检测。
图4 TGCS编程界面Fig.4 TGCS programming interface变频器研制开发了适合于数字控制的新型高精度信号检测技术，主要包括：采用高压直接检测技术，安全可靠地采集主回路各类的高电压信号；采用Σ/Δ的模数转换方式实现高速、高精度的各种模拟量信号的数字化采集电路。
2 逆变器及其控制逆变器的输出端连接负载（一般为电动机），速度的控制是逆变器控制的最终目标，因此算法中采用双闭环控制，由速度外环和电流内环组成，异步电机控制系统如图5所示。
控制系统采用转子磁链定向的矢量控制方法，该算法具有转矩平滑、脉动小、响应快等特点，适合高性能变频控制系统。
图5 异步电机矢量控制框图Fig.5 Block diagram of asynchronous motor vector control电机模型的预测是控制的重要部分，常用的建模方法有2种：一种是根据电流矢量计算滑差频率和负载角度以及磁链，称为电流模型；另一种是基于实际电动势积分计算磁链及其角频率和磁链位置角，称为电压模型。
这两种模型建模的原理决定了其使用范围，电流模型适合于低速时的控制，低速时电机的参数变化不明显，并且在低速时电动势比较小，不利于模型的计算；电压模型适合于高速时的控制，并且模型中对电机参数的依赖很小，同时电机的电动势较大，有助于提高模型的计算精度，因此在不同速度区间分别采用这两种模型来做控制。
在实现图5的功能时，电压模型和电流模型之间的过渡控制是系统能否稳定可靠工作的关键，其中磁链位置角的过渡尤为重要。
在变频器研制过程中，通过深入研究电压模型和电流模型各自特点，反复试验改进，实现了模型之间的平稳过渡，同时在过渡区也具有很好的可靠性和稳定性，保证矢量控制获得较好的效果。
3 有源前端（AFE）整流器及其控制从图2中可以看出变频器整流部分采用了和逆变部分同样的电路结构，可以实现整流和逆变的功能。