【摘要】：隨著工業(yè)的發(fā)展,電網(wǎng)負(fù)荷越來越重,對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高,電能質(zhì)量成為了一個(gè)不可回避的問題。傳統(tǒng)三相二極管不可控整流器在大功率場合被普遍應(yīng)用,但其會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染,一種混合VIENNA整流器為大功率整流提供了一個(gè)新的解決方案。針對(duì)混合VIENNA整流器這種混合型電路拓?fù)?研究其控制策略具有十分重要的意義。本文將有限集模型預(yù)測控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)引入到混合VIENNA整流器中,并對(duì)其控制集進(jìn)行優(yōu)化以解決傳統(tǒng)FCS-MPC(Conventional FCS-MPC,C-FCS-MPC)計(jì)算負(fù)擔(dān)重的問題。首先,分析了混合VIENNA整流器的工作原理,建立了其數(shù)學(xué)模型。將傳統(tǒng)的電壓定向電流解耦控制算法引入到混合VIENNA系統(tǒng)中,并給出了功率分配方案以及控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。然后重點(diǎn)研究了混合VIENNA整流器的FCS-MPC控制策略,針對(duì)混合VEINNA整流器兩部分電路分別建立相應(yīng)的離散數(shù)學(xué)模型、開關(guān)狀態(tài)表,依據(jù)控制需求建立了價(jià)值函數(shù),給出了系統(tǒng)的C-FCS-MPC綜合實(shí)現(xiàn)方案;針對(duì)C-FCS-MPC策略計(jì)算負(fù)擔(dān)重的缺陷,提出一種基于控制集劃分的簡化有限集模型預(yù)測控制(Simplified FCS-MPC,S-FCS-MPC)方法,對(duì)該方案進(jìn)行了理論分析,并論證了該方案在混合VIENNA整流器上應(yīng)用的可行性和有效性。最后,針對(duì)混合VIENNA整流器中點(diǎn)電位不平衡問題,分析了中點(diǎn)電位不平衡的原因,給出基于S-FCS-MPC策略的中點(diǎn)電位平衡控制解決方案。搭建一臺(tái)基于TMS320F2812型DSP控制器的混合VIENNA整流器實(shí)驗(yàn)樣機(jī),對(duì)混合VIENNA整流器的電壓定向電流解耦控制、S-FCS-MPC策略及中點(diǎn)平衡控制算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果證明了所提控制方案的正確性與可行性,且較傳統(tǒng)方法,S-FCS-MPC具有更優(yōu)的動(dòng)態(tài)控制性能。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM461
【圖文】：

第 5 章 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)5 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案混合 VIENNA 整流器是由 VIENNA 整流器與級(jí)聯(lián) Boost 變換器的三相二極管整流器并聯(lián)而成的系統(tǒng)，搭建的混合 VIENNA 整流器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)如圖 5-1 所示。圖 5-2 所示為該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖，系統(tǒng)整體由主功率電路、控制板、采樣電路以及開關(guān)電源等模塊組成。其中，主功率電路包括濾波電感、整流模塊、升壓模塊、直流側(cè)濾波電容等部分；控制板基于 TI 公司的TMS320F2812型 DSP 組成，同時(shí)配合以采樣電路、調(diào)理電路等構(gòu)成控制板。系統(tǒng)通過對(duì)網(wǎng)側(cè)電壓、電流、輸出電壓進(jìn)行采樣，經(jīng)由調(diào)理電路處理采樣信號(hào)后輸入 DSP，然后在 DSP 的中斷中進(jìn)行雙閉環(huán)控制，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)混合 VIENNA 整流器的雙閉環(huán)控制。

按照表 6-1 所示實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)基于電壓定向電流解耦控制策略的混合 VIENNA 整流器的雙閉環(huán)控制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。圖6-1為系統(tǒng)在功率分配比為50%:50%情況下的穩(wěn)態(tài)輸入及輸出波形。其中，圖6-1(a)是混合 VIENNA 整流器的輸出直流電壓、并聯(lián)兩部分的輸入電流以及總輸入電流的實(shí)驗(yàn)波形，由波形可知，直流電壓可以穩(wěn)定于 200V 的給定值左右，并且電壓波動(dòng)較�。挥蒝IENNA 整流器輸入電流與二極管整流器的輸入電流相加而成的總輸入電流有良好的正弦度。圖 6-1(b)是對(duì)系統(tǒng)總輸入電流的諧波分析結(jié)果，可知，總輸入電流的THD = 4.63%，小于 5%的網(wǎng)側(cè)電流指標(biāo)，滿足諧波要求。圖 6-1(c)是混合 VIENNA 整流器的網(wǎng)側(cè) b 相電壓、總輸入 b 相電流的波形，可知，總輸入電流與輸入電壓無相位差

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