电压型多电平逆变器以其输出电压谐波含量少、开关频率及损耗低、dv/dt和di/dt小等优点近年来吸引各国学者的注意并迅速发展起来.随着多电平技术的逐步成熟,高压大容量交流调速系统的高性能化成为可能,并成为当前国外学者和工业界研究的热点之一.该文研究的主要内容就是基于虚拟合成矢量的三电平逆变器供电的异步机直接转矩控制.该文在深入研究二极管箝位式三电平逆变器基本原理的基础上,针对直接转矩控制的特点,提出了虚拟合成矢量的概念. 针对高性能控制的要求,利用异步电机的降阶和全阶模型,根据李亚普诺夫稳定性原理,推导了基于模型参考自适应和自适应全阶观测器的速度辨识算法,可以在准确观测电机磁链的同时,实现高性能的无速度传感器运行.深入分析三电平死区、管压降和中点电压偏移对系统的影响,提出并实现了两种补偿方案-磁链观测补偿和调整PWM脉宽补偿,有效地解决由此造成的低速电流波形畸变、转矩脉动问题. 设计并制造了小容量样机,在TMS320F240为控制核心的硬件系统上实现了上述控制算法,实验装置运行稳定可靠.大量的仿真和实验结果验证了所提出的虚拟合成矢量方法和无速度传感器方法的有效性,系统具有良好的动静态性能,可以实现低速大转矩输出.在工程实践方面,该文作者作为主要设计者参与了交流2200V/200kW潜油泵用中压变频器的研发过程,并在现场运行中获得了成功.