本文關(guān)鍵詞：基于MMC結(jié)構(gòu)的三相—單相變換器及其控制研究

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【摘要】：同相供電系統(tǒng)是一種新型鐵道牽引供電系統(tǒng),基于三相-單相變換器的貫通式同相供電系統(tǒng)可徹底解決現(xiàn)有系統(tǒng)的供電不平衡問題、機(jī)車過分相問題、功率因數(shù)低和三相不平衡等電能質(zhì)量問題而受到廣泛關(guān)注和深入研究。由于電力電子級(jí)聯(lián)多電平技術(shù)日益成熟并可解決系統(tǒng)的容量和接口電壓等問題,本文將基于模塊化多電平變換器(MMC)結(jié)構(gòu)的三相-單相變換器用于貫通式同相供電系統(tǒng),著重研究了MMC電路特性及三相側(cè)和單相側(cè)變換器的并網(wǎng)控制策略。首先,研究了MMC子模塊工作原理并建立其單橋臂的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上討論了MMC的四象限運(yùn)行原理,分析了單相環(huán)流成分及其抑制策略,研究了子模塊電容電壓的諧波含量,最后通過仿真對(duì)以上分析加以驗(yàn)證。其次,分析了基于MMC結(jié)構(gòu)的三相五電平PWM變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理,結(jié)合其端口電壓在dq坐標(biāo)下數(shù)學(xué)模型而采用基于Id/Iq的三相有功無功解耦控制策略；研究了基于MMC結(jié)構(gòu)的單相全橋五電平PWM變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理,改進(jìn)了dq坐標(biāo)系下有功無功交叉解耦控制,使之能夠輸出頻率、相位和幅值可控的電壓并且能夠向牽引網(wǎng)傳遞無功功率；研究了MMC的子模塊電容電壓均衡與穩(wěn)定控制策略以及MMC的調(diào)制策略。接著,在Matlab/simulink仿真平臺(tái)搭建了三相PWM整流器、單相全橋PWM整流器及三相-單相變換器系統(tǒng)仿真模型,分析了其在各類工況下直流側(cè)電壓和交流側(cè)電壓電流的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果,驗(yàn)證了三相-單相PWM變換器并網(wǎng)控制的正確性。最后,在仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上搭建了基于現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)控制平臺(tái)的三相-單相變換器的小功率實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),分別完成了三相PWM整流實(shí)驗(yàn)、單相PWM整流實(shí)驗(yàn)及三相-單相并網(wǎng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了三相整流器的穩(wěn)壓及功率因數(shù)控制,單相PWM整流器并網(wǎng)電壓控制及無功功率控制以及驗(yàn)證了三相-單相變換器系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的可行性。
【關(guān)鍵詞】：模塊化多電平變換器 三相-單相變換器 并網(wǎng)控制 現(xiàn)場可編程邏輯門陣列
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要6-7
• abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 貫通式供電的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 多電平變換器研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 基于多電平變換器的貫通供電系統(tǒng)15-17
• 1.5 本文主要工作內(nèi)容17-18
• 第2章 MMC子模塊和單橋臂工作原理18-32
• 2.1 MMC子模塊和單橋臂工作原理18-24
• 2.1.1 子模塊工作原理18-20
• 2.1.2 MMC單橋臂數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.1.3 MMC四象限運(yùn)行分析22-24
• 2.2 MMC的環(huán)流分析24-26
• 2.3 MMC電容諧波分析26-27
• 2.4 仿真驗(yàn)證27-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 基于MMC結(jié)構(gòu)的三-單相變換器原理及控制32-47
• 3.1 三相變換器工作原理及控制策略32-37
• 3.1.1 三相PWM變換器工作原理32-36
• 3.1.2 三相PWM變換器控制策略36-37
• 3.2 單相全橋變換器工作原理及控制策略37-42
• 3.2.1 單相全橋PWM變換器工作原理37-38
• 3.2.2 單相全橋PWM變換器并網(wǎng)控制策略38-42
• 3.3 MMC子模塊電容電壓控制42-44
• 3.4 三相-單相變換器的調(diào)制策略44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 系統(tǒng)仿真建模及分析47-62
• 4.1 系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖和參數(shù)47-48
• 4.2 三相PWM整流器仿真分析48-51
• 4.3 單相全橋PWM整流器仿真分析51-53
• 4.4 三相-單相PWM變換器系統(tǒng)仿真分析53-61
• 4.4.1 仿真模型53-54
• 4.4.2 仿真結(jié)果及分析54-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證62-74
• 5.1 實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)62-64
• 5.2 三相PWM整流器實(shí)驗(yàn)64-68
• 5.3 單相PWM整流器實(shí)驗(yàn)68-70
• 5.4 三相-單相系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)70-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論與展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果81

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2 桂紅云;姚文熙;呂征宇;;多電平變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略[J];電源技術(shù)應(yīng)用;2004年08期

3 李冬黎,張晉,陳阿蓮,何湘寧;一種具有自修復(fù)功能的多電平變換器拓樸[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2005年02期

4 王琛琛;李永東;;多電平變換器拓?fù)溲芯考捌渥钚逻M(jìn)展[J];電力電子;2008年04期

5 李永東;饒建業(yè);;大容量多電平變換器拓?fù)洹F(xiàn)狀與進(jìn)展[J];電氣技術(shù);2008年09期

6 李永東;王琛琛;;大容量多電平變換器拓?fù)溲芯考捌渥钚逻M(jìn)展[J];自動(dòng)化博覽;2009年04期

7 楊曉峰;王曉鵬;范文寶;鄭瓊林;;模塊組合多電平變換器的環(huán)流模型[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2011年05期

8 王曉鵬;楊曉峰;范文寶;鄭瓊林;;模塊組合多電平變換器的脈沖調(diào)制方案對(duì)比[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2011年05期

9 Johannes Kolb;Felix Kammerer;Michael Braun;楊曉峰;;模塊組合多電平變換器的一種新型低頻運(yùn)行控制方法[J];電力電子;2011年06期

10 吳海波;王曉明;;多電平變換器在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];微特電機(jī);2013年04期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何湘寧;陳阿蓮;吳洪洋;;基于基本單元串-并(并-串)思想生成多電平變換器拓?fù)鋄A];中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第八屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2002年

2 羅華;趙世華;賀勝;鄭連清;;多電平變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展與現(xiàn)狀[A];四川省電工技術(shù)學(xué)會(huì)第九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

3 王琛琛;李永東;;多電平變換器拓?fù)溲芯考捌渥钚逻M(jìn)展[A];2008中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2008年

4 吳洪洋;何湘寧;;高功率多電平變換器技術(shù)的研究和應(yīng)用[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（下冊(cè)）[C];1999年

5 劉華東;張志學(xué);張定華;唐劍釗;鄧明;;模塊化多電平變換器的控制研究[A];分布式發(fā)電、智能微電網(wǎng)與電能質(zhì)量——第三屆全國電能質(zhì)量學(xué)術(shù)會(huì)議暨電能質(zhì)量行業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2013年

6 張國駒;陳瑤;于蓉蓉;;模塊化多電平變換器的平均值建模與控制[A];第七屆中國高校電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

7 李承;石丹;郭勇;;基于單周控制的級(jí)聯(lián)多電平變換器研究[A];武漢(南方九省)電工理論學(xué)會(huì)第22屆學(xué)術(shù)年會(huì)、河南省電工技術(shù)學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2010年

8 熊蘭;劉飛;宮金武;查曉明;;基于部分單元能量回饋的級(jí)聯(lián)多電平變換器[A];第七屆中國高校電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

9 萬峗;劉世槎;姜建國;陳成輝;陳四雄;彭霞;;基于級(jí)聯(lián)式模塊化多電平變換器(MMCC)的通用分析方法及控制器設(shè)計(jì)[A];第七屆中國高校電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

10 侯軒;李永東;高躍;劉永衡;;多電平變換器空間矢量合成算法及應(yīng)用[A];中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)第八屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

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1 何立群;模塊化多電平變換器（MMC）的環(huán)流諧波抑制及低頻運(yùn)行研究[D];華中科技大學(xué);2015年

2 王暢;新型大功率級(jí)聯(lián)H橋多電平變換器[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2016年

3 韓金剛;基于不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的新型多電平變換器研究[D];上海海事大學(xué);2007年

4 陳權(quán);電壓型多電平變換器若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2007年

5 波里奧;用于電能質(zhì)量管理的高效率多電平變換器[D];浙江大學(xué);2008年

6 王俊;級(jí)聯(lián)H橋多電平變換器協(xié)調(diào)控制的研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2015年

7 楊曉峰;模塊組合多電平變換器（MMC）研究[D];北京交通大學(xué);2012年

8 費(fèi)萬民;中高壓功率變換相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2005年

9 范聲芳;模塊化多電平變換器（MMC）若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2014年

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1 王艷麗;模塊化多電平變換器及其控制策略的研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

2 王慶振;模塊組合多電平變換器電容均壓控制系統(tǒng)研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2016年

3 宋莎莎;基于MMC結(jié)構(gòu)的三相—單相變換器及其控制研究[D];西南交通大學(xué);2016年

4 馮建洲;非正常工況下模塊化多電平變換器的控制策略研究[D];山東大學(xué);2016年

5 卞月娟;新型模塊組合多電平變換器及其控制策略研究[D];華南理工大學(xué);2016年

6 聶雄;模塊化多電平變換器的優(yōu)化控制策略研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

7 王金花;模塊化多電平變換器模型預(yù)測控制策略研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

8 楊超;模塊化多電平變換器環(huán)流及抑制策略研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

9 王曉鵬;模塊組合多電平變換器控制系統(tǒng)研制[D];北京交通大學(xué);2011年

10 彭輝;多電平變換器及其應(yīng)用的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：621762