發(fā)布時間：2017-03-23 08:15

  本文關鍵詞：級聯(lián)H橋整流器的控制策略研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著智能電網(wǎng)、分布式發(fā)電等建設的不斷推進,高壓大功率的智能型電力電子設備在工業(yè)方面的應用越來越廣泛。在高壓大功率領域,由于單個IGBT等功率開關器件耐壓等級的限制,級聯(lián)H橋多電平變換器成為極具前景的拓撲,其具有控制簡單、結(jié)構(gòu)模塊化、易于擴展、功率開關器件較少等諸多優(yōu)勢。首先,本文研究了級聯(lián)H橋整流器的工作原理以及載波移相PWM調(diào)制技術(shù),并分析了載波移相調(diào)制的原理和諧波特性。然后建立了級聯(lián)H橋整流器在靜止坐標系下的平均開關周期數(shù)學模型,通過虛擬正交分量構(gòu)造了兩相PWM整流器系統(tǒng),采用dq旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓電流雙閉環(huán)解耦控制策略對級聯(lián)H橋整流器進行整體控制,使得系統(tǒng)能夠運行于單位功率因數(shù),并基于電壓環(huán)和電流環(huán)的對數(shù)期望頻率特性對PI控制器參數(shù)進行設計。其次,先分析了級聯(lián)H橋整流器各模塊直流側(cè)電壓平衡的原理,然后通過二階廣義積分的方式構(gòu)造虛擬電壓和電流正交分量,建立dq旋轉(zhuǎn)坐標系,以有功和無功占空比為控制對象,結(jié)合瞬時功率理論推導出離散的預測功率模型,構(gòu)造級聯(lián)H橋整流器主控制系統(tǒng)。針對其直流側(cè)電壓不平衡問題,提出了一種新型均壓控制策略,即通過電壓平衡控制器計算得出耦合效應目標函數(shù)取得最小值時有功占空比的修改量,重新構(gòu)造了各H橋模塊有功占空比,調(diào)節(jié)有功功率分配,從而在保持各H橋模塊直流側(cè)電壓平衡的基礎上,減小了電壓平衡控制器與主控制系統(tǒng)之間的耦合效應。最后,基于TMS320F2812型號的DSP軟件開發(fā)平臺,搭建了2模塊級聯(lián)H橋整流器小功率實驗樣機,并分別介紹了硬件電路和軟件控制系統(tǒng)的設計。通過搭建仿真模型和樣機實驗驗證了本文所提控制策略的正確性和可行性。
【關鍵詞】：級聯(lián)H橋 載波移相 電壓平衡 預測功率 耦合效應
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM461
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 多電平變換器的發(fā)展概況10-12
• 1.3 級聯(lián)H橋整流器的研究現(xiàn)狀與關鍵技術(shù)12-17
• 1.3.1 級聯(lián)H橋整流器的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 級聯(lián)H橋整流器的控制策略13-14
• 1.3.3 級聯(lián)H橋整流器的調(diào)制技術(shù)14-17
• 1.4 本文的主要內(nèi)容17-18
• 第2章 級聯(lián)H橋整流器的工作原理及數(shù)學建模18-26
• 2.1 級聯(lián)H橋整流器的工作原理18-21
• 2.1.1 級聯(lián)H橋整流器的拓撲結(jié)構(gòu)18
• 2.1.2 級聯(lián)H橋整流器的工作模態(tài)分析18-21
• 2.2 級聯(lián)H橋整流器的數(shù)學模型21-25
• 2.2.1 靜止坐標系下數(shù)學模型21-23
• 2.2.2 dq旋轉(zhuǎn)坐標系下數(shù)學模型23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 級聯(lián)H橋整流器控制策略研究26-48
• 3.1 載波移相PWM調(diào)制技術(shù)26-28
• 3.2 電壓電流雙閉環(huán)解耦控制策略28-30
• 3.3 雙閉環(huán)控制器設計30-34
• 3.3.1 電流環(huán)控制器設計30-31
• 3.3.2 電壓環(huán)控制器設計31-34
• 3.4 基于預測功率模型的均壓控制策略34-42
• 3.4.1 直流側(cè)電壓平衡原理分析34-35
• 3.4.2 SOGI構(gòu)造虛擬正交分量35-36
• 3.4.3 預測直接功率控制36-39
• 3.4.4 減小耦合效應的電壓平衡控制器設計39-42
• 3.5 仿真驗證42-47
• 3.5.1 載波移相PWM調(diào)制仿真42-43
• 3.5.2 電壓電流雙閉環(huán)控制仿真43-44
• 3.5.3 基于預測功率模型的均壓控制仿真44-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 級聯(lián)H橋整流器的設計48-62
• 4.1 硬件電路設計48-54
• 4.1.1 功率器件的選取49-50
• 4.1.2 交流側(cè)輸入電感計算50-52
• 4.1.3 直流側(cè)輸出電容設計52-53
• 4.1.4 采樣調(diào)理電路設計53-54
• 4.2 軟件控制系統(tǒng)設計54-59
• 4.2.1 系統(tǒng)主程序54-55
• 4.2.2 中斷服務子程序55-56
• 4.2.3 數(shù)字PI控制器的設計56-57
• 4.2.4 載波移相PWM脈沖的生成57-59
• 4.3 實驗結(jié)果分析59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 總結(jié)62
• 5.2 展望62-64
• 參考文獻64-68
• 致謝68-69
• 附錄：攻讀學位期間所獲得的研究成果69

  本文關鍵詞：級聯(lián)H橋整流器的控制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：263297