發(fā)布時間：2017-10-30 09:25

  本文關(guān)鍵詞：三相三電平PWM整流器控制策略研究

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【摘要】：近年來,隨著光能和風(fēng)能等綠色能源技術(shù)的大力發(fā)展,基于現(xiàn)代電力電子技術(shù)的功率變換裝置成為學(xué)者們研究的熱點。而變換裝置中的PWM整流器,由于其具有能夠減小或消除無功和諧波對電位電壓的影響,并能有效調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓等優(yōu)點,得到了廣泛的應(yīng)用。在高壓大容量場合,兩電平變換器由于開關(guān)器件額定電壓或容量等級限制而無法直接應(yīng)用。對于三電平的變換器,其導(dǎo)通壓降為兩電平變換器的一半,可以應(yīng)用于較高電壓等級的場合,實現(xiàn)由低電壓開關(guān)器件得到對高電壓等級電壓的變換與傳輸?shù)目刂�。本文即研究三相三電平PWM整流器,主要研究內(nèi)容包括：1、簡要介紹了三相三電平PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、基本開關(guān)狀態(tài)及工作原理,建立了三相電壓型PWM整流器的數(shù)學(xué)模型,然后采用基于dq解耦的雙閉環(huán)控制策略實現(xiàn)了對PWM整流器的控制,并對控制結(jié)構(gòu)中的電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器和電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器進行了分析及參數(shù)設(shè)計。2、針對傳統(tǒng)三相三電平SVPWM計算復(fù)雜,占用運算資源大等缺點,本文研究一種基于坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的調(diào)制方法,將傳統(tǒng)SVPWM調(diào)制方法的坐標(biāo)系軸向壓縮并順時針旋轉(zhuǎn)450,得到一種新的坐標(biāo)系,使得基本矢量坐標(biāo)均落在整數(shù)點上,在此坐標(biāo)系下通過扇區(qū)判斷與時間計算等過程實現(xiàn)三相三電平SVPWM調(diào)制策略,其運算復(fù)雜度較在傳統(tǒng)坐標(biāo)系下時大大簡化。直流電容電壓的不均衡對變換器有嚴(yán)重影響,基于上述SVPWM調(diào)制方法,依據(jù)其中每一對正負(fù)小矢量對中點電位充放電的影響相反這個原理,通過調(diào)節(jié)正負(fù)小矢量的作用時間來保持直流側(cè)兩電容電壓的平衡,其實現(xiàn)方法簡單,能有效使兩電容達(dá)到均壓或保持均衡狀態(tài)。3、由于電壓外環(huán)的傳統(tǒng)PI作用下系統(tǒng)直流側(cè)電壓的動態(tài)性能難以達(dá)到滿意效果,本文將電壓外環(huán)PI控制器與模糊控制相結(jié)合得到模糊PI控制器,其中用仿真對比驗證的方法確定了模糊PI控制器中的比例參數(shù)與積分參數(shù)各自的基準(zhǔn)值和對應(yīng)修正量參數(shù)的范圍,避免了模糊PI控制器中參數(shù)設(shè)計的盲目性。最后,驗證了模糊PI在動態(tài)性能方面較傳統(tǒng)PI的優(yōu)越性。4、搭建了三相三電平變換器的FPGA實驗平臺,用Verilog HDL語言編寫了三相鎖相環(huán)模塊、三相abc到兩相dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、新坐標(biāo)系下的三相三電平SVPWM調(diào)制模塊和模糊PI控制模塊等。在實驗平臺上,完成了新坐標(biāo)系下的SVPWM調(diào)制算法實驗、直流電容均壓實驗以及在三相三電平整流器中加入模糊PI的實驗,驗證了相關(guān)理論的正確性。
【關(guān)鍵詞】：三相三電平整流器 SVPWM調(diào)制 模糊PI控制器 FPGA
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM461
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 三相三電平PWM整流器研究概況12-14
• 1.2.2 模糊控制理論研究現(xiàn)狀14
• 1.3 論文主要工作14-16
• 第2章 三相三電平整流器及其控制策略16-23
• 2.1 三相三電平整流器分析16-19
• 2.1.1 三相三電平整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型16-18
• 2.1.2 三相PWM整流器控制策略18-19
• 2.2 三相三電平整流器控制系統(tǒng)設(shè)計19-22
• 2.2.1 電流內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計19-20
• 2.2.2 電壓外環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計20-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 一種簡化三相三電平SVPWM調(diào)制算法23-38
• 3.1 傳統(tǒng)三相三電平SVPWM調(diào)制算法的基本原理23-25
• 3.2 簡化三相三電平SVPWM算法的研究25-31
• 3.2.1 電壓矢量在α'β'坐標(biāo)平面上的分布25-26
• 3.2.2 參考電壓矢量的合成26-31
• 3.3 三相三電平變換器直流側(cè)電容電壓平衡控制策略的研究31-35
• 3.3.1 中點電位不平衡的原因及其危害31-32
• 3.3.2 中點電位平衡的控制方法32-35
• 3.4 三電平簡化SVPWM及其均壓算法仿真驗證35-37
• 3.4.1 簡化SVPWM調(diào)制算法仿真驗證35-36
• 3.4.2 均壓算法的仿真驗證36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 PWM整流器中模糊PI控制器的研究38-54
• 4.1 模糊控制器的設(shè)計方法38-42
• 4.1.1 模糊控制器結(jié)構(gòu)的設(shè)計38-39
• 4.1.2 輸入量的模糊化39-40
• 4.1.3 模糊規(guī)則的設(shè)計40
• 4.1.4 模糊推理機40-41
• 4.1.5 解模糊化41-42
• 4.2 模糊PI在PWM整流器電壓外環(huán)中的應(yīng)用42-46
• 4.2.1 模糊PI控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計42-43
• 4.2.2 變量語言值的選取43-44
• 4.2.3 模糊控制器中模糊規(guī)則的建立44-46
• 4.3 模糊PI與普通PI仿真對比驗證46-52
• 4.3.1 仿真模型的搭建46-47
• 4.3.2 模糊PI控制器控制性能分析47-49
• 4.3.3 模糊PI適用性驗證49-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第5章 基于三相三電平變換器的實驗驗證54-61
• 5.1 三相三電平變換器系統(tǒng)實驗平臺54-55
• 5.2 實驗結(jié)果分析55-60
• 5.2.1 三相三電平SVPWM調(diào)制算法實驗55-57
• 5.2.2 三相三電平PWM整流器中模糊PI實驗57-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論與展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文67-68
• 附錄68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 唐雄民;龔理專;彭永進;;一種快速的多電平空間矢量調(diào)制算法研究[J];高電壓技術(shù);2006年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王翠;級聯(lián)多電平逆變器SVPWM技術(shù)的算法研究與實現(xiàn)[D];湖南大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李新瑞;NPC三電平逆變器及其中點電位平衡的研究[D];中國石油大學(xué);2009年

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本文編號：1117078