本文關(guān)鍵詞：大功率交流模擬電源的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),以光伏、風(fēng)能發(fā)電為代表的新能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速,由新能源發(fā)電裝置發(fā)出的電能通常需要通過(guò)變流器并入電網(wǎng)。隨著新能源發(fā)電容量在電網(wǎng)中占比不斷增加,并網(wǎng)變流器對(duì)電網(wǎng)的影響也在不斷增大。電網(wǎng)會(huì)發(fā)生諸如電壓跌落、頻率突變等故障,這些故障的發(fā)生對(duì)并網(wǎng)變流器的正常工作狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生很大的影響。因此,目前對(duì)于并網(wǎng)變流器性能的研究成為了學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)。但是由于電網(wǎng)故障的不可控性,在對(duì)并網(wǎng)變流器進(jìn)行測(cè)試時(shí),很難直接通過(guò)電網(wǎng)復(fù)現(xiàn)出故障工況,因此必須有專(zhuān)門(mén)的設(shè)備用于模擬電網(wǎng)出現(xiàn)的各種故障工況。由于需要模擬的是三相交流量,因此把這類(lèi)設(shè)備稱為交流模擬電源。本文詳細(xì)介紹了一種基于電力電子變換形式的交流模擬電源,對(duì)其工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析,同時(shí)對(duì)濾波參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并圍繞變流器控制技術(shù)展開(kāi)研究,分別對(duì)并網(wǎng)側(cè)和輸出側(cè)的控制策略進(jìn)行了詳細(xì)的分析探討。并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論研究成果的正確性以及交流模擬電源的實(shí)際可行性。首先,根據(jù)對(duì)變流器研究的需要提出了交流模擬電源應(yīng)該具有的功能,然后分別推導(dǎo)了并網(wǎng)側(cè)和輸出側(cè)變流器在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)電網(wǎng)電壓定向矢量控制的工作原理進(jìn)行了分析；最后分別對(duì)空間矢量PWM調(diào)制方式以及模擬三相不平衡故障的工作原理和控制算法進(jìn)行了詳細(xì)的研究。其次,對(duì)交流模擬電源的主電路硬件參數(shù)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。給出了并網(wǎng)側(cè)LCL濾波器和逆變側(cè)LC濾波器的設(shè)計(jì)方法,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性；從抗擾性能和跟隨性能兩個(gè)角度對(duì)中間直流電容值進(jìn)行了設(shè)計(jì)。同時(shí),本文重點(diǎn)針對(duì)交流模擬電源的控制策略展開(kāi)研究,介紹了并網(wǎng)側(cè)基于PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)控制策略,并針對(duì)中間直流電壓波動(dòng)的問(wèn)題,提出了加入負(fù)載電流前饋控制的解決辦法；研究了輸出側(cè)基于PI調(diào)節(jié)器的單電壓閉環(huán)控制與基于PR調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)控制的原理,并針對(duì)輸出電壓波形質(zhì)量的改善加入了虛擬阻抗控制策略,最后通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了上述控制策略的有效性。作為對(duì)理論和仿真分析的驗(yàn)證,本文搭建了250kW交流模擬電源實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。對(duì)交流模擬電源并網(wǎng)側(cè)及輸出側(cè)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行了測(cè)試,同時(shí)對(duì)交流模擬電源模擬電網(wǎng)故障的功能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。證明了交流模擬電源控制策略的有效性,為變流器領(lǐng)域的科學(xué)研究創(chuàng)造了條件。
【關(guān)鍵詞】：交流模擬電源 變流器 三相不平衡 虛擬阻抗 負(fù)載電流前饋 PR調(diào)節(jié)器
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 交流模擬電源研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)12-16
• 1.2.2 控制策略16-17
• 1.3 本文主要內(nèi)容17-19
• 2 交流模擬電源工作原理19-41
• 2.1 交流模擬電源的主要功能19-20
• 2.2 三相電壓型PWM變換器的數(shù)學(xué)模型20-26
• 2.2.1 PWM變換器基本工作原理20-22
• 2.2.2 三相PWM整流器的數(shù)學(xué)模型22-25
• 2.2.3 三相PWM逆變器的數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.3 電壓矢量定向控制(VOC)基本原理26-27
• 2.4 空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)27-33
• 2.4.1 空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)基本原理28-30
• 2.4.2 空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)控制算法30-33
• 2.5 模擬三相不對(duì)稱跌落的工作原理及控制算法33-41
• 2.5.1 對(duì)稱分量法33-34
• 2.5.2 采用陷波器的正負(fù)序檢測(cè)與分離34-35
• 2.5.3 模擬三相不對(duì)稱跌落的控制算法35-41
• 3 交流模擬電源主電路設(shè)計(jì)41-51
• 3.1 并網(wǎng)側(cè)LCL濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)41-45
• 3.1.1 橋臂側(cè)濾波電感設(shè)計(jì)42
• 3.1.2 濾波電容設(shè)計(jì)42-44
• 3.1.3 并網(wǎng)側(cè)電感設(shè)計(jì)44-45
• 3.2 輸出側(cè)LC濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)45-48
• 3.2.1 截止頻率選取46-47
• 3.2.2 濾波參數(shù)L、C設(shè)計(jì)47-48
• 3.3 中間直流側(cè)電容設(shè)計(jì)48-51
• 3.3.1 滿足VSR直流電壓跟隨性能指標(biāo)的電容設(shè)計(jì)48-49
• 3.3.2 滿足VSR直流電壓抗擾動(dòng)性能指標(biāo)的電容設(shè)計(jì)49-51
• 4 交流模擬電源控制策略研究及仿真分析51-75
• 4.1 并網(wǎng)側(cè)變流器控制策略研究51-54
• 4.1.1 基于PI調(diào)節(jié)的雙閉環(huán)控制策略理論分析51
• 4.1.2 并網(wǎng)側(cè)雙閉環(huán)控制策略仿真分析51-54
• 4.2 中間直流電壓控制研究54-58
• 4.2.1 負(fù)載電流前饋控制策略理論分析54-57
• 4.2.2 負(fù)載電流前饋控制策略仿真分析57-58
• 4.3 輸出側(cè)變流器控制策略研究58-69
• 4.3.1 基于PI調(diào)節(jié)的電壓閉環(huán)控制策略理論分析59-61
• 4.3.2 基于PR調(diào)節(jié)的雙閉環(huán)控制策略理論分析61-63
• 4.3.3 基于PI調(diào)節(jié)的電壓閉環(huán)控制策略仿真分析63-67
• 4.3.4 基于PR調(diào)節(jié)的雙閉環(huán)控制策略仿真分析67-69
• 4.4 虛擬阻抗控制策略研究69-75
• 4.4.1 虛擬阻抗設(shè)計(jì)及理論分析70-72
• 4.4.2 虛擬阻抗控制策略仿真分析72-75
• 5 大功率交流模擬電源實(shí)驗(yàn)75-85
• 5.1 并網(wǎng)側(cè)整流器實(shí)驗(yàn)76-77
• 5.2 逆變側(cè)變流器實(shí)驗(yàn)77-81
• 5.3 大功率帶載實(shí)驗(yàn)81-85
• 6 結(jié)論85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 附錄A91-93
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果93-97
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集97

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本文編號(hào)：255869