發(fā)布時間：2017-05-05 07:11

  本文關(guān)鍵詞：高功率因數(shù)VIENNA整流器控制策略的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電力電子裝置的廣泛應(yīng)用在給電能的變換及應(yīng)用帶來方便的同時,也給電力系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的諧波和無功污染。為此,研究具有高功率因數(shù)和低輸入電流畸變率(Total Harmonic Distortion, THD)的綠色無污染的PWM整流裝置已成為電力電子應(yīng)用技術(shù)中的一個重大研究課題。VIENNA整流器(三相三電平三開關(guān)boost整流器)具有功率因數(shù)高,輸入電流THD低,開關(guān)器件少,開關(guān)應(yīng)力低,可靠性高等特征,對該整流器控制問題的研究具有重要的理論意義和工程價值。 首先,針對VIENNA整流器,提出了一種改進(jìn)PODRCC方法。該調(diào)制方法引入了負(fù)載反饋機(jī)制,有效解決了輕載和空載輸出電壓不可控的問題。利用狀態(tài)空間法,給出了VIENNA整流器在abc靜止坐標(biāo)系、αβ兩相靜止坐標(biāo)系和dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。通過對同相雙載波補(bǔ)償控制(PDDRCC)和反相雙載波補(bǔ)償控制(PODRCC)兩種方法進(jìn)行分析,得出PODRCC方法更易于實現(xiàn)且可靠性高。上述內(nèi)容為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。 其次,提出了一種基于改進(jìn)型ANF的三相EPLL控制策略,并用BF-PSO算法對控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。BF-PSO算法將粒子群優(yōu)化(PSO)算法作為一個變異算子引入細(xì)菌覓食(BF)優(yōu)化算法,以此提高優(yōu)化算法的搜索能力、搜索精度和搜索速度。在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于BF-PSO優(yōu)化的改進(jìn)型自適應(yīng)陷波濾波器(ANF),解決了較大擾動和噪聲情況下獲取單相系統(tǒng)同步電壓信息問題,并利用均值理論對其穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。針對傳統(tǒng)的三相鎖相環(huán)(PLL)難以處理輸入電壓不平衡問題,提出了基于改進(jìn)型自ANF的三相增強(qiáng)型鎖相環(huán)(EPLL),對輸入電壓畸變條件下的EPLL非線性模型進(jìn)行了推導(dǎo),并用Lyapunov第二法對該模型穩(wěn)定性和跟蹤能力進(jìn)行分析。 然后,提出了基于模糊比例諧振(FLPR)控制的電流解耦控制算法,提高VIENNA整流器輸入電流的跟蹤特性。對VIENNA整流器的電流解耦控制方法進(jìn)行分析,得出在αβ坐標(biāo)系下可實現(xiàn)VIENNA整流器電流控制的解耦。將基于內(nèi)模原理的比例諧振控制算法應(yīng)用到電流跟蹤控制環(huán)節(jié)中,實現(xiàn)了VIENNA整流器的電流無誤差跟蹤控制。為了增強(qiáng)控制系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力,設(shè)計了一個模糊調(diào)整器,可根據(jù)系統(tǒng)誤差實時地調(diào)整比例諧振控制器參數(shù),以取得良好的穩(wěn)態(tài)精度與動態(tài)響應(yīng)速度。 再次,提出基于BF-PSO的分?jǐn)?shù)階控制器,提高了VIENNA整流器直流電壓控制精度。將BF-PSO算法引入到控制器參數(shù)的求解當(dāng)中,解決了分?jǐn)?shù)階控制器參數(shù)難以設(shè)計問題。然后將所提方法應(yīng)用到VIENNA整流器直流母線電壓控制中,提高了控制精度,并增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時,針對三電平變換器固有的電容中點電壓波動問題,設(shè)計了基于BF-PSO算法的限幅比例因子的中點電壓控制器,實現(xiàn)了中點電壓的高精度平衡調(diào)節(jié),并減少了中點平衡調(diào)節(jié)對電流THD的影響。 最后,根據(jù)VIENNA整流器的性能指標(biāo)和功能要求,給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,搭建了基于DSP 2812的控制平臺和功率單元。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用前文所提方法設(shè)計了VIENNA整流器電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)以及中點平衡的控制器,并加以實現(xiàn)。系統(tǒng)實驗結(jié)果表明,各項指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求,驗證了所提控制策略的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：VIENNA整流器 全數(shù)字鎖相環(huán) 比例諧振控制器 細(xì)菌覓食優(yōu)化算法 粒子群優(yōu)化算法 分?jǐn)?shù)階PI~λD~μ
【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】：2009
【分類號】：TM461.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-13
• 第1章 緒論13-25
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 三相整流器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-24
• 1.2.1 三相整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展14-20
• 1.2.2 電壓同步控制策略的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.3 輸入電流控制策略的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.2.4 直流電壓控制策略的研究現(xiàn)狀23-24
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排24-25
• 第2章 VIENNA 整流器數(shù)學(xué)模型及調(diào)制方法分析25-45
• 2.1 引言25
• 2.2 VIENNA 整流器工作原理分析25-28
• 2.3 VIENNA 整流器數(shù)學(xué)模型28-36
• 2.3.1 abc 坐標(biāo)系中VIENNA 整流器數(shù)學(xué)模型28-32
• 2.3.2 dq 坐標(biāo)系中VIENNA 整流器數(shù)學(xué)模型32-34
• 2.3.3 αβ坐標(biāo)系中VIENNA 整流器數(shù)學(xué)模型34-36
• 2.4 改進(jìn)的DRCC 調(diào)制算法與分析36-44
• 2.4.1 PODRCC 調(diào)制的分析36-39
• 2.4.2 PDDRCC 調(diào)制方法的分析39-42
• 2.4.3 改進(jìn)的 POCC 調(diào)制方法42-44
• 2.5 本章小結(jié)44-45
• 第3章 基于BF-PSO 的電壓同步優(yōu)化控制策略45-72
• 3.1 引言45
• 3.2 BF-PSO 混合優(yōu)化算法45-56
• 3.2.1 粒子群優(yōu)化算法45-47
• 3.2.2 細(xì)菌覓食優(yōu)化算法47-52
• 3.2.3 一種細(xì)菌覓食粒子群混合優(yōu)化算法52-56
• 3.3 基于BF-PSO 的ANF 優(yōu)化設(shè)計56-63
• 3.3.1 傳統(tǒng)的ANF 分析56-57
• 3.3.2 一種改進(jìn)的ANF57-58
• 3.3.3 改進(jìn)ANF 的穩(wěn)定性分析58-61
• 3.3.4 基于BF-PSO 的優(yōu)化設(shè)計61
• 3.3.5 仿真分析61-63
• 3.4 三相EPLL 同步算法63-70
• 3.4.1 三相PLL 同步算法原理分析63-65
• 3.4.2 一種改進(jìn)的三相EPLL65-66
• 3.4.3 三相PLL 穩(wěn)定性分析66
• 3.4.4 相位跟蹤能力分析66-67
• 3.4.5 基于BF-PSO 的優(yōu)化設(shè)計67-68
• 3.4.6 仿真與分析68-70
• 3.5 本章小結(jié)70-72
• 第4章 基于FLPR 的電流解耦控制算法設(shè)計72-90
• 4.1 引言72
• 4.2 傳統(tǒng)的電流解耦控制算法分析72-77
• 4.2.1 dq 坐標(biāo)系電流解耦控制算法分析72-74
• 4.2.2 abc 坐標(biāo)系自適應(yīng)滯環(huán)電流解耦算法分析74-77
• 4.3 基于模糊的比例諧振的電流控制算法分析77-85
• 4.3.1 比例諧振控制器的原理分析77-80
• 4.3.2 比例諧振控制器控制算法分析80-82
• 4.3.3 比例諧振控制算法的穩(wěn)態(tài)無差特性分析82-83
• 4.3.4 一種改進(jìn)的比例諧振控制算法83-85
• 4.4 仿真與分析85-89
• 4.5 本章小結(jié)89-90
• 第5章 基于BF-PSO 的直流電壓優(yōu)化控制策略90-110
• 5.1 引言90
• 5.2 基于分?jǐn)?shù)階微積分的PID 控制算法90-97
• 5.2.1 分?jǐn)?shù)階微積分的基本理論91-92
• 5.2.2 分?jǐn)?shù)階控制系統(tǒng)的描述92-93
• 5.2.3 分?jǐn)?shù)階控制系統(tǒng)的離散化方法分析93-97
• 5.2.4 分?jǐn)?shù)階PI~λD~μ控制器97
• 5.3 基于BF-PSO 的分?jǐn)?shù)階PI~λD~μ母線電壓控制算法優(yōu)化97-104
• 5.3.1 基于功率平衡的同步小信號電壓環(huán)模型98-100
• 5.3.2 分?jǐn)?shù)階PI~λD~μ控制器參數(shù)設(shè)計原則100-101
• 5.3.3 基于BF-PSO 優(yōu)化的控制參數(shù)設(shè)計101
• 5.3.4 仿真與分析101-104
• 5.4 基于BF-PSO 的電容中點電壓平衡控制算法優(yōu)化104-109
• 5.4.1 傳統(tǒng)的中點電壓平衡控制方法分析105
• 5.4.2 帶限幅比例因子的中性點電壓平衡控制算法105-106
• 5.4.3 基于BF-PSO 的優(yōu)化設(shè)計106-107
• 5.4.4 仿真分析107-109
• 5.5 本章小結(jié)109-110
• 第6章 VIENNA 整流器控制系統(tǒng)實驗設(shè)計110-137
• 6.1 引言110
• 6.2 系統(tǒng)參數(shù)和指標(biāo)要求110-111
• 6.3 VIENNA 整流器系統(tǒng)的實驗平臺111-118
• 6.3.1 驅(qū)動電路設(shè)計113-115
• 6.3.2 輸入電感和直流側(cè)輸出電容的設(shè)計115-116
• 6.3.3 基于DSP2812 的全數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計116-118
• 6.4 VIENNA 整流器控制系統(tǒng)綜合實驗驗證118-136
• 6.4.1 基于BF-PSO 優(yōu)化的電壓同步算法實驗驗證118-121
• 6.4.2 基于模糊比例諧振的電流解耦控制算法實驗驗證121-125
• 6.4.3 基于BF-PSO 的直流電壓控制算法實驗驗證125-132
• 6.4.4 VIENNA 系統(tǒng)總體實驗驗證132-136
• 6.5 本章小結(jié)136-137
• 結(jié)論137-139
• 參考文獻(xiàn)139-149
• 攻讀博士學(xué)位期間所發(fā)表的論文149-151
• 致謝151-152
• 個人簡歷152

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 彭有福;;Vienna整流器的空間矢量調(diào)制研究[J];電子產(chǎn)品世界;2012年06期

2 陳新;王峗程;宋衛(wèi)平;馬廣積;;高壓直流通信電源中高頻開關(guān)整流模塊[J];電工技術(shù)學(xué)報;2014年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 馬彥林;大功率三電平變頻調(diào)速前級AC－DC變換技術(shù)[D];南京航空航天大學(xué);2011年

2 肖恩;三相四線制UPS前置PWM整流器研究[D];華中科技大學(xué);2011年

3 殷玉洋;基于DSP的三電平三相高功率因數(shù)整流器的研究與設(shè)計[D];蘭州理工大學(xué);2012年

4 徐華;大功率變頻調(diào)速前級及三電平PWM整流技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

5 宋衛(wèi)平;高壓直流通信電源中高頻開關(guān)整流模塊的研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

6 馮建波;VIENNA電路的整流技術(shù)研究[D];燕山大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：高功率因數(shù)VIENNA整流器控制策略的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：345894