本文關(guān)鍵詞：用于大突變負(fù)載供電的三相電壓型PWM整流器研究

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【摘要】：隨著功率半導(dǎo)體器件及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展,電力電子技術(shù)的研究水平上升到了一個(gè)空前的高度,針對(duì)一種廣泛運(yùn)用的電力電子裝置—三相電壓型PWM(Pulse Width Modulation)整流器,本文作了一系列研究,特別地,分析了整流器在大突變負(fù)載下的控制性能。首先,根據(jù)基爾霍夫電壓、電流定律,推導(dǎo)出VSR(Voltage Source Rectifier)的電流方程及電壓方程。通過(guò)旋轉(zhuǎn)變換,得到了VSR在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq上的數(shù)學(xué)模型。其次,針對(duì)電壓方程強(qiáng)耦合性、強(qiáng)非線性導(dǎo)致直流電壓控制較為困難的實(shí)際問(wèn)題,通過(guò)數(shù)學(xué)變形,推導(dǎo)出與電壓方程等效的功率方程,通過(guò)忽略回路電阻熱功率及電感充放電功率,得到功率方程的簡(jiǎn)化描述。基于簡(jiǎn)化描述,得到VSR功率控制策略,系統(tǒng)外環(huán)采用電容儲(chǔ)能控制,內(nèi)環(huán)采用電流控制,同時(shí)引入直流負(fù)載功率補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)對(duì)電容儲(chǔ)能變化率的直接控制。電流內(nèi)環(huán)采用前饋解耦PI(proportional-integral)控制,將內(nèi)環(huán)等效成一階慣性環(huán)節(jié)。電容儲(chǔ)能外環(huán)采用PI控制,利用代數(shù)分析及根軌跡分析,提出外環(huán)PI參數(shù)計(jì)算方法。VSR系統(tǒng)整體等效為二階系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明:本文所提出的控制器設(shè)計(jì)方法能使得VSR達(dá)到優(yōu)異的性能且功率方程的簡(jiǎn)化描述是合理的。對(duì)于負(fù)載電流信號(hào)的獲取,除采用負(fù)載電流傳感器以外,本文詳細(xì)分析了負(fù)載電流觀測(cè)器的設(shè)計(jì)方法并給出了仿真結(jié)果。然后,針對(duì)一類典型的大突變負(fù)載—直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng),詳細(xì)分析了直流電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的控制原理、控制器設(shè)計(jì)以及H橋直流變換器的調(diào)制方式。最后,基于MATLAB平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了三相電壓型PWM整流器—直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)聯(lián)合仿真,整流器向直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)供電,通過(guò)控制直流電機(jī)急加速、急反轉(zhuǎn)、急停車(chē),驗(yàn)證整流器在大突變負(fù)載下的控制性能,仿真結(jié)果表明:在大突變負(fù)載下,整流器直流電壓突變小于5%額定電壓、交流電流總諧波失真THD3%、功率因數(shù)大于0.99,動(dòng)靜態(tài)性能優(yōu)異。
【關(guān)鍵詞】：PWM整流器 功率控制 電容儲(chǔ)能 功率補(bǔ)償 大突變負(fù)載 直流電機(jī)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM461
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 PWM整流器概敘及其發(fā)展9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 第2章 VSR的基本原理及數(shù)學(xué)模型13-28
• 2.1 VSR的工作原理13-15
• 2.1.1 VSR的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)14-15
• 2.2 VSR在三相靜止坐標(biāo)系abc上的數(shù)學(xué)模型15-16
• 2.3 VSR在兩相靜止坐標(biāo)系αβ0 的數(shù)學(xué)模型16-19
• 2.3.1 三相靜止坐標(biāo)系abc到兩相靜止坐標(biāo)系αβ0 的變換17-18
• 2.3.2 VSR在兩相靜止坐標(biāo)系αβ0 上的數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.4 VSR在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq0的數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.4.1 兩相靜止坐標(biāo)系αβ0 到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq0的變換19-20
• 2.4.2 三相靜止坐標(biāo)系abc到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq0變換20
• 2.4.3 VSR在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq0上的數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.5 空間矢量調(diào)制21-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第3章 基于功率控制的VSR控制策略及控制器設(shè)計(jì)28-43
• 3.1 VSR的功率方程及其簡(jiǎn)化29-30
• 3.2 VSR的功率控制策略30-31
• 3.3 電流內(nèi)環(huán)控制器設(shè)計(jì)31-32
• 3.4 電容儲(chǔ)能外環(huán)控制器設(shè)計(jì)32-33
• 3.5 直流負(fù)載電流濾波器設(shè)計(jì)33-34
• 3.6 實(shí)例計(jì)算34-35
• 3.7 VSR數(shù)字仿真35-38
• 3.7.1 電力電子系統(tǒng)仿真35-37
• 3.7.2 基于傳遞函數(shù)的數(shù)字仿真37-38
• 3.8 負(fù)載電流觀測(cè)器38-42
• 3.8.1 負(fù)載電流觀測(cè)器的原理及參數(shù)設(shè)計(jì)38-40
• 3.8.2 負(fù)載電流觀測(cè)器性能仿真40-42
• 3.9 本章小結(jié)42-43
• 第4章 一類典型大突變負(fù)載—直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)43-51
• 4.1 直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型43-44
• 4.2 H橋直流變換器44-46
• 4.2.1 雙極調(diào)制方案45
• 4.2.2 單極調(diào)制方案45-46
• 4.2.3 兩種調(diào)制方案的選擇與分析46
• 4.3 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)46-49
• 4.3.1 電流內(nèi)環(huán)47-48
• 4.3.2 轉(zhuǎn)速外環(huán)48-49
• 4.4 實(shí)例計(jì)算49-50
• 4.4.1 電流內(nèi)環(huán)49-50
• 4.4.2 轉(zhuǎn)速外環(huán)50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章 三相電壓型PWM整流器-直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)聯(lián)合仿真51-63
• 5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)51-55
• 5.2 仿真結(jié)果55-61
• 5.2.1 直流電壓突變分析58-61
• 5.2.2 功率因數(shù)及諧波分析61
• 5.3 功率控制方案與常規(guī)方案對(duì)比分析61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第6章 總結(jié)與展望63-64
• 6.1 全文總結(jié)63
• 6.2 后期工作展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果68

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1 龐達(dá)凌;用于大突變負(fù)載供電的三相電壓型PWM整流器研究[D];湘潭大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：752386