【摘要】：隨著電機變頻調(diào)速及新能源發(fā)電裝備阻抗測量的迫切需求,作為核心部件的波形發(fā)生器得到國內(nèi)外學(xué)者的高度重視與研究。大功率數(shù)字波形發(fā)生器作為一種頻率、幅值連續(xù)可調(diào)的特定波形發(fā)生裝置,該技術(shù)的發(fā)展對能源電力行業(yè)的意義重大。本文以大功率、低諧波、寬頻帶、高精度的大功率數(shù)字波形發(fā)生器裝置為研究對象,研究其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、單臺控制及多臺并聯(lián)控制關(guān)鍵技術(shù),為提高裝置可靠性、高效高質(zhì)運行提供了重要的理論及實踐指導(dǎo),對推動智能電網(wǎng)、電力牽引、冶金采礦等領(lǐng)域發(fā)展有著重大意義,本文主要工作和創(chuàng)新點體現(xiàn)在以下方面:(1)闡述了大功率數(shù)字波形發(fā)生器的選題背景及其意義,介紹了大功率數(shù)字波形發(fā)生器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及控制策略的研究現(xiàn)狀,并對本文的研究內(nèi)容進行了簡要的說明。(2)介紹了數(shù)字波形發(fā)生器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對其進行了建模分析。對數(shù)字波形發(fā)生器的控制策略進行了詳細的研究,對前級PWM整流器部分,針對傳統(tǒng)無差拍控制的控制延時與模型電感量不匹配問題,提出了一種復(fù)合預(yù)測無差拍控制方法,增強了對模型電感量變化的魯棒性。對后級PWM逆變器部分,采用準(zhǔn)比例諧振電壓外環(huán)PI電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制策略,實現(xiàn)輸出電壓頻率、幅值連續(xù)可調(diào)且畸變率低的性能。建立了數(shù)字波形發(fā)生器控制系統(tǒng)的模型,推導(dǎo)了控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。設(shè)計了系統(tǒng)的控制參數(shù),并通過PSIM仿真軟件搭建仿真平臺驗證了所提控制策略的有效性。(3)分析了多臺數(shù)字波形發(fā)生器并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流產(chǎn)生的機理,并且對環(huán)流產(chǎn)生的機理進行了仿真分析。為了使波形發(fā)生器并聯(lián)系統(tǒng)之間的功率得到精確分配,本文采用一種改進下垂控制+虛擬電阻控制策略,并利用PSIM仿真軟件搭建兩臺數(shù)字波形發(fā)生器并聯(lián)系統(tǒng)仿真平臺,驗證了環(huán)流抑制策略的有效性。(4)研制了 20kW數(shù)字波形發(fā)生器裝置樣機,在此基礎(chǔ)上搭建了大功率數(shù)字波形發(fā)生器實驗平臺,并闡述了裝置的軟硬件設(shè)計與實現(xiàn)過程。裝置的硬件電路設(shè)計主要包括功率器件與驅(qū)動模塊、電源模塊、主電路參數(shù)設(shè)計、人機交互系統(tǒng)等。介紹了軟件主程序、各中斷服務(wù)程序和液晶通信程序。然后詳細闡述了各模塊單元的結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)計及元件選型。經(jīng)過實驗結(jié)果分析,驗證了所提控制策略的有效性。
【圖文】：

圖２．８邋ｚ域內(nèi)帶延時的無差拍控制根軌跡圖逡逑圖２．８表示ｋ，取值由４？１６的變化過程中的根軌跡圖

ｉｓ｛ｎ邋＋邋＼）邋＝邋ｙ＊ｉｓ邋｛ｎ）邋＋邋（１邋－邋ｙ）邋＊ｉｓ邋（ｎ）邋＋邐｛ｎ－＼）－ｕｓ邋ｐ邋（？）］邐（２．４０）逡逑ｋｌＬｓ逡逑式（２．４０）中，第》采樣周期的預(yù)測電流用來表示。電流內(nèi)環(huán)復(fù)合預(yù)測無差逡逑拍控制框圖如圖２．９所示，可以得出控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下列式子所示逡逑Ｇ＾）邋＝邋ｋ＾－ｙ）＼Ｚ－ｌ）（ｌ邋＋邋ｌ－ｙ）邐（２．４１）逡逑系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為逡逑ｒ（ｚ）－邋ｚ￣ｙ邋ｔ邋Ｇ＾（ｚ）邋＿邐ｋ＇（ｚ邋—邋ｙ）邐ｎ邋４２＾逡逑｛＼－ｙ）ｚ邐１邋＋邋Ｇ４（ｚ）邐ｚ［（ｚ－＾）ｚ邋＋邋（＾－１）（１－ｊ；）］逡逑Ｃ（？邋＋邋ｉ）邋１（ｇ），々Ａ邋吻《，．（”）邋，「＾ｔ｜邋十－ｉ）邋，＋０邋＞，ｒ邋ｉ邋Ｕ？）逡逑—Ｔｓ邐＋－‘邐‘■一邐＼２￣＾／逡逑￥３－咖＋ｉ）申邐0）逡逑＋邋．邋１ＭＪ邋＋逡逑邐１１－ｙｌ邐逡逑圖２．９復(fù)合預(yù)測無差拍電流控制框圖逡逑當(dāng)冬＝１，有傳遞函數(shù)為也就是對于任意邋＞；值，，控制延時滯后了邋２逡逑個采樣周期。其閉環(huán)特征方程為逡逑Ｑ（ｚ）＾ｚ２－ｙｚ邋＋邋（ｋ，－＼）（＼－ｙ）＾０邐（２．４３）逡逑依據(jù)Ｊｕｒｙ穩(wěn)定判據(jù)，可得到的變化范圍為逡逑０＜＜＜１邋＋」一邐（２．４４）逡逑１－少逡逑Ｊ０＾邋Ｊ；邋：邋ｒ逡逑ｆ邋ｏｘ■表１邋■：…：翻邋ｉ邋ｌｌ：邋：邐＿：：逡逑竭邋＾邋ｉＶ／ｒ邋；：＝00＾ｑ．邐，逡逑＿ａ２＼ｏ．９＾ｒ邋ｖ＝￣0２Ａ－邐■邐，邋；．－＇0Ｗ逡逑＼0
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM935

【參考文獻】

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本文編號：2648191