本文關鍵詞：三相電流型PWM整流器的控制與應用

  更多相關文章： 三相電流型PWM整流器 SVPWM調制技術 電流控制 離散化狀態(tài)反饋控制 光伏并網系統(tǒng) 超導儲能系統(tǒng)

【摘要】：伴隨著一系列綠色能源的興起,PWM整流技術占據了電力電子研究領域不可或缺的地位。作為連接電網和用電設備之間的重要變流裝置,PWM整流器盡量達到降低諧波污染、可調功率因數的目標。按照拓撲結構來看,大致有電壓型(VSR)和電流型PWM整流器(CSR)兩種。目前VSR的研究已經較為成熟,而CSR在交流側增加了LC濾波環(huán)節(jié),并且采用大電感進行儲能,這使得CSR控制對象的耦合性和非線性更強,并且增加了系統(tǒng)階次,提高了CSR對象的控制難度。因此,一些成熟的VSR的控制策略不能簡單地引入到CSR的控制上來。由于CSR具有輸入功率因數可調、諧波電流抑制、短路保護和降壓等優(yōu)點,它很適合應用于某些工業(yè)現場(如感應加熱、大功率金屬工業(yè)和電化學產業(yè)等),因此,CSR控制策略和應用領域的研究是十分必要和有價值的。本文以三相CSR為研究對象,對其進行了數學建模、調制技術、控制策略和應用領域等幾大方面的分析研究,具體完成的工作如下：首先,對比三相VSR與三相CSR拓撲結構的異同,分析了三相CSR的工作原理。分別建立了三相靜止、兩相靜止和兩相旋轉3種坐標系下的數學模型,目的是為后續(xù)章節(jié)的研究提供理論基礎。接著,介紹了電流型PWM整流器的調制技術。以正弦脈寬調制(SPWM)為例,闡述了PWM信號的發(fā)生過程。又進一步研究了基于空間矢量調制(SVPWM)方法,并且在Matlab仿真平臺進行了CSR雙環(huán)解耦SVPWM的仿真,還與SPWM調制方式進行了仿真對比分析。然后,分別進行了三相CSR的間接電流控制、直接電流控制、瞬時功率控制和離散化狀態(tài)解耦控制共4種控制策略研究。具體闡述了每種控制策略的工作原理,給出其Matlab/Simulink的仿真模型,并將它們的仿真結果進行對比分析,從而可以直觀準確地比較每種控制方法的特點,以期實現最優(yōu)控制目標,提高了系統(tǒng)的運行效率及可靠性。最后,選取了光伏并網系統(tǒng)和超導儲能系統(tǒng)兩個三相CSR的應用場合。針對前者,具體闡述了最大功率點跟蹤(MPPT)技術原理,MPPT采用擾動觀測的實現方法,其控制部分采用直接電流控制策略,探究了在不同屬性的負載和并網條件下三相電流型PWM逆變器(CSI)的工作性能。針對后者,建立了超導儲能系統(tǒng)所用的電流型變流器(CSC)的數學模型,采用離散化狀態(tài)反饋控制策略,著眼于控制系統(tǒng)的動態(tài)性能仿真,并對結果作出分析。本文創(chuàng)新點在于：改進了傳統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制,對其進行了離散化處理,實現了對CSC進行獨立地有功、無功功率四象限調節(jié)控制,并且全面地綜合比較了在相同外部條件下三相CSR不同控制策略的仿真效果。
【關鍵詞】：三相電流型PWM整流器 SVPWM調制技術 電流控制 離散化狀態(tài)反饋控制 光伏并網系統(tǒng) 超導儲能系統(tǒng)
【學位授予單位】：上海電力學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM461
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-15
• 1.1 課題研究背景11
• 1.1.1 課題來源11
• 1.1.2 整流器的作用與發(fā)展11
• 1.1.3 PWM整流器的研究意義11
• 1.2 國內外研究現狀11-14
• 1.2.1 三相CSR控制系統(tǒng)的結構與類別11-12
• 1.2.2 三相CSR控制方法發(fā)展與分析12-13
• 1.2.3 PWM整流器的調制算法分析13
• 1.2.4 PWM整流器的應用領域及發(fā)展趨勢13-14
• 1.3 本文的主要研究內容與創(chuàng)新點14-15
• 1.3.1 研究內容14
• 1.3.2 創(chuàng)新點14-15
• 2 三相電流型PWM整流器的工作原理15-19
• 2.1 拓撲結構的分析15
• 2.2 數學建模的建立15-18
• 2.2.1 三相靜止abc坐標系下的數學模型16
• 2.2.2 兩相靜止αβ坐標系下的數學模型16-17
• 2.2.3 兩相旋轉dq坐標系下的數學模型17-18
• 2.3 本章小結18-19
• 3 三相電流型PWM整流器的信號調制技術19-34
• 3.1 三值開關邏輯函數19-20
• 3.2 三相CSR的脈沖調制信號切換20-21
• 3.3 三相CSR調制信號解耦預處理21-24
• 3.4 空間電流矢量調制技術24-27
• 3.4.1 SVPWM調制的基本原理24-25
• 3.4.2 SVPWM調制的主要步驟25-27
• 3.5 SVPWM調制的Matlab仿真模型27-32
• 3.6 仿真結果與分析32-33
• 3.7 本章小結33-34
• 4 三相電流型PWM整流器的控制策略研究34-53
• 4.1 間接電流控制策略34-37
• 4.1.1 基本控制原理34-36
• 4.1.2 仿真模型的搭建36-37
• 4.2 直接電流控制策略37-40
• 4.2.1 基本控制原理37-38
• 4.2.2 電流內環(huán)控制器的參數設計38
• 4.2.3 電流外環(huán)控制器的參數設計38-39
• 4.2.4 仿真模型的搭建39-40
• 4.3 瞬時功率控制策略40-44
• 4.3.1 基本控制原理40-41
• 4.3.2 諧振控制器設計41-43
• 4.3.3 仿真模型的搭建43-44
• 4.4 離散化狀態(tài)反饋解耦控制基本原理44-48
• 4.4.1 延時補償環(huán)節(jié)的設計45-46
• 4.4.2 誤差補償環(huán)節(jié)的設計46-47
• 4.4.3 仿真模型的搭建47-48
• 4.5 仿真分析48-52
• 4.6 本章小結52-53
• 5 電流型PWM變流器在光伏并網系統(tǒng)中的應用53-74
• 5.1 光伏并網系統(tǒng)概述53-54
• 5.2 光伏電池的基本原理54-62
• 5.2.1 光伏電池的建模54-56
• 5.2.2 光伏電池模型仿真分析56-58
• 5.2.3 最大功率點跟蹤(MPPT)技術58-59
• 5.2.4 MPPT技術的仿真分析59-62
• 5.3 電流型逆變器的基本原理62-70
• 5.3.1 逆變器的數學建模62-64
• 5.3.2 逆變器的直接電流控制策略64-66
• 5.3.3 系統(tǒng)控制的參數設計66-68
• 5.3.4 仿真模型的搭建68-70
• 5.4 仿真分析70-73
• 5.5 本章小結73-74
• 6 電流型PWM整流器在超導磁儲能系統(tǒng)中的應用74-87
• 6.1 超導磁儲能系統(tǒng)概述74-75
• 6.2 SMES用變流器的基本工作原理75-78
• 6.3 SMES電流型變流器的狀態(tài)反饋控制策略78-82
• 6.4 仿真分析82-85
• 6.5 本章小結85-87
• 7 總結與展望87-89
• 7.1 總結87
• 7.2 展望87-89
• 參考文獻89-91
• 致謝91-92
• 攻讀學位期間取得的研究成果92

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本文編號：939266