本文選題：VIENNA整流器　切入點：分數(shù)階PID　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：電力電子裝置廣泛的應用于工業(yè)生產與生活之中,給人們帶來了極大便利的同時也給電網(wǎng)造成了嚴重的諧波污染。隨著各國電網(wǎng)接入標準的提高,APFC技術也成為電力電子行業(yè)研究的熱點。三相PWM整流技術通常應用于高電壓、大功率場合,但傳統(tǒng)的三相整流器結構復雜、難以實現(xiàn)高的功率密度,VIENNA整流器是一種新型的三相三電平整流器,具有結構簡單、容易實現(xiàn)高頻化和高功率密度的優(yōu)點,成為大功率PWM整流器研究的重點結構。傳統(tǒng)PID雙閉環(huán)控制性能一般,新型的控制方法性能好但計算量大,而分數(shù)階PID能夠以相對較少的計算量得到較好的控制性能,本文將分數(shù)階PID應用于VIENNA整流器,為整流器的控制設計提供一種方案。本文從VIENNA整流器的工作原理出發(fā),得到VIENNA整流器的不同工作模態(tài)以及數(shù)學模型;為簡化分析運算,在平均模型下將整流器的三相解耦,推導出abc坐標系下的近似等效模型,得到電流到電壓、占空比到電流的傳遞函數(shù)以及系統(tǒng)的控制結構,為整流系統(tǒng)的設計提供依據(jù)。引入分數(shù)階微積分的數(shù)學定義,給出分數(shù)階PID控制器的結構;鑒于分數(shù)階PID參數(shù)整定難度較大的問題,提出采用優(yōu)化算法進行參數(shù)整定的方法,并給出具體的整定流程;為便于采用DSP實現(xiàn)數(shù)字式分數(shù)階PID控制,提出將分數(shù)階PID近似化、離散化處理的方法;并基于VIENNA整流系統(tǒng)進行了分數(shù)階PID控制器的參數(shù)整定,在Simulink平臺進行VIENNA整流器的仿真驗證。設計VIENNA整流器的軟硬件結構,搭建三相AC220V輸入、700V輸出并具有2kW帶載能力的VIENNA整流器實驗平臺。實驗結果表明VIENNA整流器能夠實現(xiàn)較高的開關頻率,從而得到高的功率密度;同時表明將分數(shù)階PID控制應用于整流器系統(tǒng)中并通過優(yōu)化算法進行參數(shù)整定的方案是可行、有效的。
[Abstract]:Power electronic devices are widely used in industrial production and life, With the improvement of power network access standards, APFC technology has become a research hotspot in power electronics industry. Three-phase PWM rectifier technology is usually used in high voltage. In high-power situations, however, the traditional three-phase rectifier is complex in structure, so it is difficult to realize high power density and VIENNA rectifier is a new three-phase three-level rectifier, which has the advantages of simple structure, easy to realize high frequency and high power density. The traditional PID double closed loop control performance is general, the new control method has good performance but the computation is large, while the fractional order PID can get better control performance with relatively less computation. In this paper, fractional PID is applied to the VIENNA rectifier, which provides a scheme for the control design of the rectifier. Based on the working principle of the VIENNA rectifier, the different working modes and mathematical models of the VIENNA rectifier are obtained. The approximate equivalent model in abc coordinate system is derived by decoupling the rectifier in the average model, and the transfer function from current to voltage, duty cycle to current, and the control structure of the system are obtained. This paper introduces the mathematical definition of fractional calculus and gives the structure of fractional order PID controller. In view of the difficulty of fractional order PID parameter tuning, an optimization algorithm is proposed for parameter tuning. In order to realize the digital fractional PID control with DSP, the fractional PID is approximated and discretized, and the parameters of the fractional PID controller are adjusted based on the VIENNA rectifier system. The simulation of VIENNA rectifier is carried out on Simulink platform. The hardware and software structure of VIENNA rectifier is designed. An experimental platform of three-phase AC220V with 700V output and 2kW load capacity for VIENNA rectifier is built. The experimental results show that the VIENNA rectifier can achieve high switching frequency and high power density. It is also shown that the scheme of applying fractional PID control to rectifier system and tuning parameters by optimization algorithm is feasible and effective.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM461

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 任毅,謝進,孫曉霞;基于非線性PID控制的平面鉸鏈四桿機構的速度波動調節(jié)[J];機械;2004年07期

2 張宏偉,焦留成,康潤生,王福忠;永磁直線同步電動機提升系統(tǒng)的模糊PID控制[J];微電機(伺服技術);2004年06期

3 黎啟柏;何厚禮;;電液位置伺服系統(tǒng)的比例-模糊PID控制研究[J];機床與液壓;2006年08期

4 張強;曲仕茹;;車輛自適應巡航控制系統(tǒng)的模糊PID實現(xiàn)[J];汽車工程;2008年07期

5 于建明;;基于閾值開關模糊PID控制的直流電機調速系統(tǒng)[J];自動化應用;2010年11期

6 劉偉;張大為;;串聯(lián)混合型有源濾波器的模糊免疫PID控制[J];科學技術與工程;2011年25期

7 梁曉娟;張碩;;模糊PID控制的助力模式對操縱穩(wěn)定性影響分析[J];武漢理工大學學報;2012年03期

8 吳浩;嚴運兵;方圓;榮銳兵;蔡嘯霄;;汽車防抱死制動系統(tǒng)H_∞控制與PID控制的比較研究[J];汽車科技;2012年05期

9 朱恩亮;;PID控制算法在智能滅火機器人中的應用[J];鹽城工學院學報(自然科學版);2012年03期

10 徐光裕;;抗PID積分飽和的實現(xiàn)[J];工業(yè)儀表與自動化裝置;1990年03期

相關會議論文 前10條

1 趙紅玉;楊鵬;周穎;李永富;;免疫PID控制在溫度自動控制系統(tǒng)中的應用[A];2006中國控制與決策學術年會論文集[C];2006年

2 黎啟柏;何厚禮;;電液位置伺服系統(tǒng)的比例-模糊PID控制研究[A];第四屆全國流體傳動與控制學術會議論文集[C];2006年

3 張立強;楊國來;龔海峰;;基于重復控制補償?shù)碾娨何恢盟欧到y(tǒng)PID控制[A];中國力學學會學術大會'2005論文摘要集（上）[C];2005年

4 孫惠杰;;轉閥式直接驅動伺服閥的參數(shù)自調整模糊PID控制[A];2008年全國開放式分布與并行計算機學術會議論文集(上冊)[C];2008年

5 舒懷林;;PID控制與神經網(wǎng)絡的結合及PID神經網(wǎng)絡非線性控制系統(tǒng)[A];第十九屆中國控制會議論文集（二）[C];2000年

6 傅允準;張旭;;恒溫室房間溫度PID控制研究[A];制冷空調新技術進展——第四屆全國制冷空調新技術研討會論文集[C];2006年

7 郭東道;;積分分離的PID控制[A];1994中國控制與決策學術年會論文集[C];1994年

8 林萍;方文熙;;現(xiàn)代化溫室PID自動控制技術[A];福建省科協(xié)第五屆學術年會“依靠科技進步 促進農業(yè)機械化”分會場論文集[C];2005年

9 彭天波;劉曉亭;;梯級水電站參數(shù)優(yōu)化模糊PID實時控制模型[A];水電站梯級調度及自動控制技術研討會論文集[C];2008年

10 楊霞;高燕;李新葉;;模糊PID控制算法在磁懸浮進給機構系統(tǒng)中的應用[A];第十二屆中國小電機技術研討會論文集[C];2007年

相關重要報紙文章 前7條

1 遼寧 姜永剛;修改PID碼收看113°韓星部分加密節(jié)目[N];電子報;2005年

2 山西 楊德印;變頻器PID控制功能的應用[N];電子報;2008年

3 安徽 陳曉軍;138°E數(shù)碼低端機修改PID碼方法[N];電子報;2013年

4 吉林 沈洪義;113°E韓星二號的一組PID碼節(jié)目[N];電子報;2004年

5 吉林 沈洪義;修改PID碼收看加密節(jié)目——hao TV[N];電子報;2004年

6 ;PID燃油自動控制新技術在河南問世[N];今日信息報;2004年

7 百合;輝倫組件通過柏林光伏所PID測試[N];中國電子報;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 艾曉宇;基于模糊PID控制的三相電壓型四象限整流器的研究[D];西南交通大學;2015年

2 張斌斌;基于模糊PID控制的船舶搖擺仿真平臺研究[D];大連海事大學;2015年

3 楊毅;基于PID控制的橋式起重機減擺研究[D];西安電子科技大學;2013年

4 馬俊杰;基于神經元PID控制的交流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設計及開發(fā)[D];浙江理工大學;2016年

5 劉騮;基于多目標決策算法和PID控制的CACC系統(tǒng)的優(yōu)化與仿真[D];吉林大學;2016年

6 余益君;基于模糊PID的足式機器人單腿電液伺服控制器設計與實驗[D];華中科技大學;2014年

7 李穎;空地導彈仿射非線性建模及其模糊PID控制[D];南昌航空大學;2016年

8 尤嚴俊;基于多目標PID的重型汽車ESP控制系統(tǒng)研究[D];石家莊鐵道大學;2016年

9 尹延松;基于分數(shù)階PID控制的VIENNA整流器的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

10 李超;基于模糊PID的外骨骼康復機械手位置控制研究[D];昆明理工大學;2016年

，

本文編號：1567540