本文選題：級聯(lián)H橋SVG　切入點：自抗擾控制　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：采用動態(tài)無功補償和有源濾波裝置是改善和提高電能質(zhì)量的主要手段,靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator,SVG)具有動態(tài)響應(yīng)快、諧波含量少、儲能元件體積小、成本低等特點。這些優(yōu)點使級聯(lián)H橋SVG具有廣闊的應(yīng)用前景,成為了近年來國際電力電子領(lǐng)域中的熱點課題,并已在柔性交流輸電領(lǐng)域獲得了較好的工業(yè)化應(yīng)用,對靜止同步補償器的理論研究起到了極大的推動作用。但是級聯(lián)H橋SVG在電流環(huán)跟蹤控制技術(shù)、數(shù)字延時問題、抗擾性和魯棒性優(yōu)化、動態(tài)性能優(yōu)化等方面仍存在著一定的技術(shù)難題,這些問題嚴重制約了級聯(lián)H橋SVG的進一步發(fā)展和應(yīng)用。在此背景下,從級聯(lián)H橋SVG的基本運行原理出發(fā),對其數(shù)學(xué)模型進行了推導(dǎo)和分析�；谖⒎謳缀卫碚�,判定了系統(tǒng)狀態(tài)空間精確線性化的充要條件。根據(jù)SVG系統(tǒng)仿射非線性的特點,通過選取輸出函數(shù)進行反饋線性化將非線性SVG系統(tǒng)降階轉(zhuǎn)換成2個線性系統(tǒng),簡化了控制算法,提高了系統(tǒng)動態(tài)性能。并從理論上分析了SVG系統(tǒng)的穩(wěn)定性,對所提方案進行了仿真實驗,并在實驗樣機上進行了實驗驗證。數(shù)字采樣延時和輸出脈沖等延時是導(dǎo)致系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度慢的主要因素,為此提出了完整的無差拍改進控制算法。首先進行了延時環(huán)節(jié)導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化的機理研究,并探究和討論了解決延時問題的三種方法。在此基礎(chǔ)上,以SVG離散數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),構(gòu)造一種新的狀態(tài)觀測器,并采用重復(fù)預(yù)測控制對輸出電壓值進行預(yù)估,消除了延時帶來的跟蹤滯后問題,提高了電流環(huán)的跟蹤精度。改進無差拍控制可以有效減小延時環(huán)節(jié)所帶來的電流誤差,但是其對系統(tǒng)的內(nèi)外擾動和非線性交叉耦合所影響的動態(tài)性能及抗干擾控制效果不明顯。為此,首先設(shè)計了自抗擾控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)的基本構(gòu)架,將最速控制綜合函數(shù)設(shè)計為跟蹤微分器,預(yù)設(shè)了跟蹤變量及其微分軌跡,避免了系統(tǒng)高頻震顫和濾波效果差。其次,采用擴張狀態(tài)觀測器實時提取系統(tǒng)所有的狀態(tài)信息,抑制和消除了系統(tǒng)的內(nèi)外擾動。最后,設(shè)計了線性和非線性自抗擾解耦控制器,所提控制方法在實驗樣機上進行了對比試驗。在前述所提ADRC控制策略的基礎(chǔ)上考慮時滯問題所帶來的慢一拍問題,首先,建立了考慮延時環(huán)節(jié)的SVG系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計最速控制綜合函數(shù)安排過渡過程并作為非線性狀態(tài)誤差反饋控制律,避免了SVG系統(tǒng)電流環(huán)輸出積分飽和,設(shè)計了三階非線性擴張狀態(tài)觀測器估計系統(tǒng)電流環(huán)的狀態(tài)變量以及系統(tǒng)內(nèi)擾和總和擾動。所提控制方案在實驗樣機上進行了各種穩(wěn)態(tài)和動態(tài)實驗,并與比例諧振(Proportional Resonant,PR)和無差拍控制算法進行樣機對比實驗和分析�；谝陨纤岢龅倪\行控制方法,為了驗證所提出的控制策略和總體方案的正確性及控制效果,搭建了10k V級聯(lián)H橋SVG硬件系統(tǒng)平臺,對級聯(lián)H橋SVG開展了試驗研究。給出了級聯(lián)H橋SVG硬件系統(tǒng)的總體方案和主功率電路參數(shù)設(shè)計,并設(shè)計了功率單元模塊、主控板的電路和參數(shù),以及載波相移空間矢量調(diào)制算法。進行了各種工況的靜態(tài)和動態(tài)試驗,并驗證了所提出的控制策略在級聯(lián)H橋SVG上的動態(tài)、穩(wěn)態(tài)、抗干擾等性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM761.12

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本文編號：1582025