本文關(guān)鍵詞：容錯(cuò)型三相并網(wǎng)變流器建模、控制與矢量調(diào)制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電力變換器作為高效電能變換單元,普遍應(yīng)用于并網(wǎng)型可再生能源發(fā)電、柔性交流輸電、大功率交流電機(jī)調(diào)速、電動(dòng)汽車、能量存儲(chǔ)系統(tǒng)等領(lǐng)域。電力變換器故障后將引起設(shè)備部分子系統(tǒng)故障甚至整套設(shè)備功能失效,影響設(shè)備生產(chǎn)效率造成安全事故。為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的高效運(yùn)行,需要確保電力變換器穩(wěn)定不間斷運(yùn)行。為此,電力電子容錯(cuò)運(yùn)行與控制逐漸成為研究熱點(diǎn)。為應(yīng)對(duì)變流器單一橋臂器件故障,本文將三相四開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)引入并網(wǎng)變流器故障后的容錯(cuò)運(yùn)行。研究分別從“正常運(yùn)行并網(wǎng)變流器建模與控制”和“故障后容錯(cuò)運(yùn)行并網(wǎng)變流器調(diào)制、建模與控制”兩個(gè)方面展開,以期實(shí)現(xiàn)變流器良好不間斷的并網(wǎng)運(yùn)行性能。針對(duì)正常運(yùn)行模式下的并網(wǎng)變流器,研究從三相六開關(guān)并網(wǎng)變流器的矢量調(diào)制、系統(tǒng)建模和控制器設(shè)計(jì)入手,建立了詳細(xì)且適于控制器設(shè)計(jì)的小信號(hào)模型。該模型能夠準(zhǔn)確描述正常運(yùn)行下變流器動(dòng)靜態(tài)特性,基于該模型設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)器可以提供并網(wǎng)變流器理想的動(dòng)靜態(tài)特性。此外,本文還進(jìn)一步提出了一種無(wú)需扇區(qū)劃分和三角函數(shù)運(yùn)算的矢量調(diào)制算法。對(duì)故障后容錯(cuò)運(yùn)行的并網(wǎng)變流器,本文的研究集中于矢量調(diào)制算法和改善并網(wǎng)電流品質(zhì)。文章首先對(duì)變流器故障后容錯(cuò)運(yùn)行的基本工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析,揭示了直流側(cè)串聯(lián)電容中性點(diǎn)電壓波動(dòng)的固有原因。其次,進(jìn)一步分析指出并網(wǎng)電流出現(xiàn)三相不平衡以及低次諧波電流現(xiàn)象的本質(zhì)原因,并提出一種無(wú)需扇區(qū)劃分和三角運(yùn)算的矢量調(diào)制算法。另外,為評(píng)估不同調(diào)制方式對(duì)電流品質(zhì)的影響,對(duì)兩種不同零矢量組合方式下的并網(wǎng)電流品質(zhì)進(jìn)行性能評(píng)估,以便選擇并網(wǎng)電流品質(zhì)較好的調(diào)制算法。最后,詳盡的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文所研究?jī)?nèi)容的正確性和實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：三相六開關(guān)變流器 三相四開關(guān)變流器 開關(guān)器件故障 故障后容錯(cuò)運(yùn)行 小信號(hào)建模 電壓矢量調(diào)制 并網(wǎng)電流品質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-13
• 1 緒論13-23
• 1.1 課題研究背景及意義13-16
• 1.2 容錯(cuò)型并網(wǎng)變流器綜述16-18
• 1.2.1 故障診斷技術(shù)16-17
• 1.2.2 容錯(cuò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17-18
• 1.3 正常運(yùn)行模式下并網(wǎng)變流器的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 容錯(cuò)運(yùn)行模式下并網(wǎng)變流器的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 2 正常運(yùn)行并網(wǎng)變流器建模分析、控制策略與矢量調(diào)制研究23-56
• 2.1 三相電壓型PWM并網(wǎng)變流器的系統(tǒng)建模23-32
• 2.1.1 基于三相靜止坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型24-28
• 2.1.2 基于α-β坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型28-30
• 2.1.3 基于d-q坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型30-32
• 2.2 并網(wǎng)變流器正常運(yùn)行的控制策略研究32-43
• 2.2.1 并網(wǎng)變流器大信號(hào)SISO模型及其等效電路34-36
• 2.2.2 并網(wǎng)變流器小信號(hào)模型及PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)36-40
• 2.2.3 三相鎖相環(huán)技術(shù)的研究40-43
• 2.3 基于三相靜止坐標(biāo)系的SVPWM不分區(qū)簡(jiǎn)化算法43-52
• 2.3.1 SVPWM矢量平面及合成原理43-45
• 2.3.2 基于三相靜止坐標(biāo)系的SVPWM有效占空比計(jì)算45-47
• 2.3.3 不同零矢量分布方式及其PWM開關(guān)函數(shù)波形47-49
• 2.3.4 脈沖對(duì)稱分布下SVPWM等效占空比統(tǒng)一表達(dá)式49-50
• 2.3.5 SVPWM不分區(qū)簡(jiǎn)化算法的實(shí)現(xiàn)50-51
• 2.3.6 SVPWM與SPWM調(diào)制方式的本質(zhì)聯(lián)系51-52
• 2.4 仿真結(jié)果分析52-56
• 3 容錯(cuò)運(yùn)行并網(wǎng)變流器系統(tǒng)建模與矢量調(diào)制研究56-91
• 3.1 三相并網(wǎng)變流器容錯(cuò)運(yùn)行的系統(tǒng)建模與分析56-62
• 3.1.1 容錯(cuò)型三相并網(wǎng)變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其工作原理56-59
• 3.1.2 基于三相靜止坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型59-61
• 3.1.3 基于d-q坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型61-62
• 3.2 傳統(tǒng)SVPWM調(diào)制算法的原理及其缺陷62-68
• 3.2.1 中性點(diǎn)電壓平衡的矢量平面及合成原理62-64
• 3.2.2 傳統(tǒng)SVPWM調(diào)制算法的實(shí)現(xiàn)64-66
• 3.2.3 傳統(tǒng)SVPWM調(diào)制方式的本質(zhì)66-67
• 3.2.4 傳統(tǒng)SVPWM調(diào)制算法對(duì)變流器容錯(cuò)運(yùn)行性能的影響67-68
• 3.3 新型不分區(qū)SVPWM調(diào)制算法的研究68-78
• 3.3.1 中性點(diǎn)電壓不平衡下的矢量平面及扇區(qū)判定69-72
• 3.3.2 新型SVM1調(diào)制方式的不分區(qū)簡(jiǎn)化算法72-75
• 3.3.3 新型SVM2調(diào)制方式的不分區(qū)簡(jiǎn)化算法75-77
• 3.3.4 新型SVPWM調(diào)制算法對(duì)變流器容錯(cuò)運(yùn)行性能的影響77-78
• 3.4 新型SVM1、SVM2調(diào)制方式的電流品質(zhì)性能分析78-87
• 3.4.1 電流紋波有效值的基本概念79-81
• 3.4.2 新型SVM1調(diào)制方式的三相電流紋波有效值81-83
• 3.4.3 新型SVM2調(diào)制方式的三相電流紋波有效值83-85
• 3.4.4 兩種調(diào)制方式的比較分析85-87
• 3.5 仿真結(jié)果分析87-91
• 4 基于新型SVPWM調(diào)制算法的容錯(cuò)型并網(wǎng)變流器控制策略研究91-103
• 4.1 故障后并網(wǎng)變流器容錯(cuò)運(yùn)行的控制策略研究91-96
• 4.1.1 電流內(nèi)環(huán)的PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)92-93
• 4.1.2 電壓外環(huán)的PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)93-94
• 4.1.3 電容中性點(diǎn)電壓的直流偏置控制94-96
• 4.2 容錯(cuò)型并網(wǎng)變流器故障后動(dòng)態(tài)切換策略的研究96-98
• 4.3 仿真結(jié)果分析98-103
• 5 容錯(cuò)型三相PWM并網(wǎng)變流器實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證103-117
• 5.1 容錯(cuò)型三相PWM并網(wǎng)變流器設(shè)計(jì)方案103-105
• 5.1.1 容錯(cuò)型并網(wǎng)變流器系統(tǒng)總體框架103-104
• 5.1.2 容錯(cuò)型并網(wǎng)變流器硬件電路104
• 5.1.3 容錯(cuò)型并網(wǎng)變流器軟件設(shè)計(jì)104-105
• 5.2 容錯(cuò)型三相PWM并網(wǎng)變流器正常運(yùn)行模式下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證105-111
• 5.2.1 基于三相靜止坐標(biāo)系的SVPWM不分區(qū)簡(jiǎn)化算法驗(yàn)證105-107
• 5.2.2 正常運(yùn)行并網(wǎng)變流器控制策略的可行性驗(yàn)證107-111
• 5.3 容錯(cuò)型三相PWM并網(wǎng)變流器容錯(cuò)運(yùn)行模式下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證111-117
• 5.3.1 傳統(tǒng)與新型調(diào)制算法對(duì)并網(wǎng)電流品質(zhì)的影響111-113
• 5.3.2 零矢量組合方案對(duì)并網(wǎng)電流高頻紋波的影響113-114
• 5.3.3 容錯(cuò)運(yùn)行并網(wǎng)變流器控制策略的可行性驗(yàn)證114-117
• 6 結(jié)論與展望117-118
• 參考文獻(xiàn)118-122
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文122-123
• 作者簡(jiǎn)歷123

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