本文選題：級聯(lián)H橋SVG　切入點(diǎn)：自抗擾控制　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：采用動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和有源濾波裝置是改善和提高電能質(zhì)量的主要手段,靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator,SVG)具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、諧波含量少、儲能元件體積小、成本低等特點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使級聯(lián)H橋SVG具有廣闊的應(yīng)用前景,成為了近年來國際電力電子領(lǐng)域中的熱點(diǎn)課題,并已在柔性交流輸電領(lǐng)域獲得了較好的工業(yè)化應(yīng)用,對靜止同步補(bǔ)償器的理論研究起到了極大的推動(dòng)作用。但是級聯(lián)H橋SVG在電流環(huán)跟蹤控制技術(shù)、數(shù)字延時(shí)問題、抗擾性和魯棒性優(yōu)化、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化等方面仍存在著一定的技術(shù)難題,這些問題嚴(yán)重制約了級聯(lián)H橋SVG的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。在此背景下,從級聯(lián)H橋SVG的基本運(yùn)行原理出發(fā),對其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)和分析�；谖⒎謳缀卫碚�,判定了系統(tǒng)狀態(tài)空間精確線性化的充要條件。根據(jù)SVG系統(tǒng)仿射非線性的特點(diǎn),通過選取輸出函數(shù)進(jìn)行反饋線性化將非線性SVG系統(tǒng)降階轉(zhuǎn)換成2個(gè)線性系統(tǒng),簡化了控制算法,提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。并從理論上分析了SVG系統(tǒng)的穩(wěn)定性,對所提方案進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),并在實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。數(shù)字采樣延時(shí)和輸出脈沖等延時(shí)是導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢的主要因素,為此提出了完整的無差拍改進(jìn)控制算法。首先進(jìn)行了延時(shí)環(huán)節(jié)導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化的機(jī)理研究,并探究和討論了解決延時(shí)問題的三種方法。在此基礎(chǔ)上,以SVG離散數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),構(gòu)造一種新的狀態(tài)觀測器,并采用重復(fù)預(yù)測控制對輸出電壓值進(jìn)行預(yù)估,消除了延時(shí)帶來的跟蹤滯后問題,提高了電流環(huán)的跟蹤精度。改進(jìn)無差拍控制可以有效減小延時(shí)環(huán)節(jié)所帶來的電流誤差,但是其對系統(tǒng)的內(nèi)外擾動(dòng)和非線性交叉耦合所影響的動(dòng)態(tài)性能及抗干擾控制效果不明顯。為此,首先設(shè)計(jì)了自抗擾控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)的基本構(gòu)架,將最速控制綜合函數(shù)設(shè)計(jì)為跟蹤微分器,預(yù)設(shè)了跟蹤變量及其微分軌跡,避免了系統(tǒng)高頻震顫和濾波效果差。其次,采用擴(kuò)張狀態(tài)觀測器實(shí)時(shí)提取系統(tǒng)所有的狀態(tài)信息,抑制和消除了系統(tǒng)的內(nèi)外擾動(dòng)。最后,設(shè)計(jì)了線性和非線性自抗擾解耦控制器,所提控制方法在實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上進(jìn)行了對比試驗(yàn)。在前述所提ADRC控制策略的基礎(chǔ)上考慮時(shí)滯問題所帶來的慢一拍問題,首先,建立了考慮延時(shí)環(huán)節(jié)的SVG系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)最速控制綜合函數(shù)安排過渡過程并作為非線性狀態(tài)誤差反饋控制律,避免了SVG系統(tǒng)電流環(huán)輸出積分飽和,設(shè)計(jì)了三階非線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器估計(jì)系統(tǒng)電流環(huán)的狀態(tài)變量以及系統(tǒng)內(nèi)擾和總和擾動(dòng)。所提控制方案在實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上進(jìn)行了各種穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn),并與比例諧振(Proportional Resonant,PR)和無差拍控制算法進(jìn)行樣機(jī)對比實(shí)驗(yàn)和分析�；谝陨纤岢龅倪\(yùn)行控制方法,為了驗(yàn)證所提出的控制策略和總體方案的正確性及控制效果,搭建了10k V級聯(lián)H橋SVG硬件系統(tǒng)平臺,對級聯(lián)H橋SVG開展了試驗(yàn)研究。給出了級聯(lián)H橋SVG硬件系統(tǒng)的總體方案和主功率電路參數(shù)設(shè)計(jì),并設(shè)計(jì)了功率單元模塊、主控板的電路和參數(shù),以及載波相移空間矢量調(diào)制算法。進(jìn)行了各種工況的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn),并驗(yàn)證了所提出的控制策略在級聯(lián)H橋SVG上的動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)、抗干擾等性能。
[Abstract]:......
【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】：2017
【分類號】：TM761.12

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本文編號：1582025