由于電力電子整流設(shè)備具有強非線性的特點,會對電力系統(tǒng)造成嚴重的諧波和無功污染。為此研究具有高功率因數(shù)和低電流諧波的PWM整流器成為了一個熱點課題。作為一種三電平拓撲,三電平VIENNA整流器與其他傳統(tǒng)PWM整流器相比,具有開關(guān)應(yīng)力小、開關(guān)器件少、高功率因數(shù)、低電流諧波等優(yōu)點,因此,對三電平VIENNA整流器控制技術(shù)進行研究具有重大意義。本文首先對三電平VIENNA整流器的工作原理進行了詳細的分析,介紹了各開關(guān)狀態(tài)下系統(tǒng)的運行方式和電流流通路徑。在此基礎(chǔ)上,建立了三電平VIENNA整流器在abc自然坐標系下的數(shù)學(xué)模型,并通過clark變換和park變換將abc自然坐標系下的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換到dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下,為后文研究打下理論基礎(chǔ)。然后以dq坐標系下的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),設(shè)計了三電平VIENNA整流器電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的控制策略。針對傳統(tǒng)電流內(nèi)環(huán)單PI控制策略對網(wǎng)側(cè)電流諧波抑制能力弱的問題,本文采用了PI控制與重復(fù)控制相結(jié)合的復(fù)合控制策略,并在電流內(nèi)環(huán)中加入諧波分量前饋控制,以提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度,同時,在電流內(nèi)環(huán)中引入模糊控制技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)電流誤差大小實時調(diào)整PI控制的比例系數(shù)和積分系數(shù)... 

【文章來源】：湖北工業(yè)大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

二極管箝位型三電平變換器電路拓撲電路功率部分有三組對稱橋臂，相較于傳統(tǒng)的兩電平電路，每組橋臂上增加

湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3個開關(guān)器件的承受電壓都為輸出側(cè)直流電壓的一半，對耐壓的要求也就降低一半，因此可以選用更低耐壓等級的開關(guān)器件，便于電子裝置應(yīng)用的高壓場所。與此同時，此拓撲結(jié)構(gòu)也有以下顯著缺點：(1)需要6個箝位二極管和12個功率開關(guān)管，全控功率器件多，增加設(shè)備成本和控制復(fù)雜度。(2)有中點電壓不平衡的問題，影響了直流輸出側(cè)電壓的質(zhì)量，嚴重時甚至會影響整流器正常運行。(3)同一組橋臂上的四個開關(guān)管只有最下面的開關(guān)管共點接地，因此需要最少10路隔離的電源對信號和驅(qū)動電壓進行隔離保護，這樣會使驅(qū)動電路尤為復(fù)雜，又增加整個裝置的經(jīng)濟成本。1.2.2飛跨電容型三電平變換器在提出二極管箝位型三電平變換器電路拓撲后的11年，法國的兩位學(xué)者MeynardT.A.和FochH.在1992年P(guān)ESC上首次提出飛跨電容型三電平變換器拓撲，兩者的拓撲結(jié)構(gòu)相似度很高，將二極管箝位型三電平整流器電路拓撲中的兩個箝位二極管替換成懸浮電容后，就可以得到飛跨電容型三電平整流器，這使電路拓撲更簡潔，其電路拓撲如圖1.2所示。近年來國內(nèi)外眾多學(xué)者也對此拓撲進行了各種研究，其優(yōu)點如下：(1)矢量合成的方法靈活多變；(2)能量傳遞控制特性優(yōu)秀。但是這種拓撲主要有以下缺點：(1)一個電容的體積大于兩個二極管，致使裝置的體積更大；(2)進行無功負載時，直流輸出側(cè)中點電壓偏移問題較為嚴重(3)加入電容使得裝置的無功功率控制更為困難。圖1.2飛跨電容型三電平變換器電路拓撲1.2.3T型三電平變換器與前文介紹的兩種電路拓撲對比，T型三電平變換器的結(jié)構(gòu)更為簡單，整個

bc三相工作原理相同，所以以a相為研究對象。將開關(guān)管V1開通，此時a相的輸出電壓與T型三電平變換器上電容C1的電壓相同;將開關(guān)管V2開通，此時a相的輸出電壓與T型三電平變換器下電容C2的電壓相同；將開關(guān)管Sa開通，此時開關(guān)管Sa無電流流過，a相沒有輸出電壓。與其他的三電平電路拓撲相比，它有以下優(yōu)點：(1)使用的開關(guān)元器件少，電路結(jié)構(gòu)簡潔，控制更為簡單；(2)易控制中點電流大小，能實現(xiàn)能量的雙向流動。這種電路拓撲的主要缺點是上下橋臂需要承受整個直流側(cè)電容電壓，因此T型三電平變換器電路拓撲無法運用于高電壓場所。圖1.3T型三電平變換器電路拓撲1.2.4VIENNA型三電平整流器本文前面介紹的第一種和第二種主流三電平拓撲，都有功率器件多、能量可雙向流動性的特點，功率器件多會使得裝置有成本高體積大的問題，但與此同時很多應(yīng)用場合不需要能量雙向流動，本文介紹的第三種三電平拓撲，因上下橋臂需要承受整個直流側(cè)電容電壓，無法運用于高電壓場所。針對這些缺點，在飛跨電容型三電平整流器電路拓撲提出的兩年后的1994年奧地利維也納大學(xué)學(xué)者J.W.Kolar提出了一種，能量只能單向流動的新型三相三電平拓撲結(jié)構(gòu)，即三電平VIENNA整流器拓撲結(jié)構(gòu)，如圖1.4(a)所示[19-20]。從拓撲結(jié)構(gòu)圖可以看出，三電平VIENNA整流器拓撲共有三相，其中每相上有一個橋臂，每個橋臂上有6個二極管和1個功率開關(guān)管，輸出側(cè)有2個電容起分壓作用。該拓撲一共只有三個開關(guān)管但卻有18個二極管，使得電路拓撲很復(fù)雜，針對此問題，又有學(xué)者在此拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化，用2個反向串聯(lián)的開關(guān)管起雙向開關(guān)的作用，這樣就可以用6個開關(guān)管替換掉12個二極管和

【參考文獻】：
期刊論文
[1]VIENNA整流器PI控制器參數(shù)設(shè)計方法[J]. 張杰楠,謝運祥,施澤宇.  電氣傳動. 2018(03)
[2]三相VIENNA整流器矢量控制策略的研究[J]. 陳達,張羽,陳息坤.  電機與控制應(yīng)用. 2018(02)
[3]針對電網(wǎng)電壓擾動的Vienna整流器復(fù)合控制方法[J]. 王春陽,姚鋼,殷志柱,周荔丹.  電測與儀表. 2017(21)
[4]Vienna整流器簡化三電平矢量調(diào)制的數(shù)字化實現(xiàn)[J]. 王濤,蔡濤,段善旭,陳昌松,付函.  電源學(xué)報. 2017(05)
[5]基于三電平SVPWM調(diào)制的Vienna整流器中點電壓均衡控制[J]. 肖梁樂,陳昌松,王濤,段善旭.  電源學(xué)報. 2017(05)
[6]對電力電子學(xué)的再認識——歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 趙爭鳴,施博辰,朱義誠.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(12)
[7]三相橋式PWM整流器高頻化控制研究[J]. 張玲玲,肖嵐,劉仿.  電力電子技術(shù). 2017(06)
[8]VIENNA整流器中點電位振蕩抑制與平衡控制研究[J]. 丁文龍,劉家君,段彬,張承慧.  中國電機工程學(xué)報. 2017(24)
[9]VIENNA整流器的設(shè)計與優(yōu)化[J]. 劉源,梅燁,曹豐文,李武華,何湘寧.  電源學(xué)報. 2018(02)
[10]基于變環(huán)寬的Vienna整流器滯環(huán)控制研究[J]. 尹軍.  電氣自動化. 2016(05)



本文編號：3474891