【摘要】：本文針對基于IGCT的大功率三電平PWM整流器,通過理論分析、軟件仿真、樣機實驗等研究方法,對其數(shù)學(xué)模型、控制策略、調(diào)制方式、諧波等理論問題等進(jìn)行了深入的研究。同時針對實際工程中整流器的啟動電流控制及其他實際問題提出了解決方案。論文推導(dǎo)了三相電壓型PWM整流器的數(shù)學(xué)模型并以此為基礎(chǔ)設(shè)計了電壓定向的控制策略。首先建立了PWM整流器的數(shù)學(xué)模型,然后推導(dǎo)了dq軸系下其交流側(cè)數(shù)學(xué)模型和瞬時功率平衡模型。根據(jù)上述模型設(shè)計了具有負(fù)載前饋的雙閉環(huán)電壓定向的控制系統(tǒng),并通過仿真和實驗驗證其有效性。論文介紹了三電平PWM整流器的空間矢量調(diào)制技術(shù)。根據(jù)其調(diào)制原理推導(dǎo)了實用的算法。分析了其應(yīng)用在PWM整流器上的優(yōu)勢。最后研究了空間矢量調(diào)制的PWM整流器交流輸出端與電網(wǎng)中點的電壓差的諧波與調(diào)制度、載波比的關(guān)系,為后文諧波電流的分析奠定了基礎(chǔ)。論文分析了進(jìn)線變壓器短路阻抗與PWM整流器的關(guān)系。推導(dǎo)了在變壓器短路阻抗一定的情況下,PWM整流器不同工作狀態(tài)與空間矢量調(diào)制的調(diào)制度之間的關(guān)系,進(jìn)而得到了PWM整流器不同工作狀態(tài)與各次諧波電壓的關(guān)系,然后通過短路阻抗計算得到PWM整流器不同工作狀態(tài)下各次諧波電流的值,給出了諧波最優(yōu)的進(jìn)線電壓設(shè)計方案。論文研究了基于IGCT的三電平PWM整流器在工程應(yīng)用中所面臨的各種問題一一給出了解決方案。其中包括空間矢量調(diào)制的補償策略,PWM整流器的啟動策略。通過分析實際控制系統(tǒng)產(chǎn)生的動態(tài)延遲產(chǎn)生的原因,給出了動態(tài)補償?shù)牟呗?并通過PSIM仿真和樣機實驗驗證了這種補償策略的有效性。
[Abstract]:In this paper, the mathematical model, control strategy, modulation mode, harmonic and other theoretical problems of high-power three-level PWM rectifier based on IGCT are studied by theoretical analysis, software simulation, prototype experiment and so on. At the same time, the starting current control and other practical problems of rectifier are solved. The mathematical model of three-phase voltage source PWM rectifier is derived and the voltage-oriented control strategy is designed. Firstly, the mathematical model of PWM rectifier is established, then the AC side mathematical model and instantaneous power balance model under dq shaft system are derived. According to the above model, a double closed loop voltage oriented control system with load feedforward is designed, and its effectiveness is verified by simulation and experiment. The space vector modulation technology of three-level PWM rectifier is introduced in this paper. A practical algorithm is derived according to its modulation principle. The advantages of its application in PWM rectifier are analyzed. Finally, the relationship between the voltage difference between the AC output of the space vector modulated PWM rectifier and the voltage difference and the carrier ratio is studied, which lays a foundation for the analysis of the harmonic current in the future. The relationship between short circuit impedance and PWM rectifier is analyzed in this paper. The relationship between the different working states of PWM rectifier and the modulation system of space vector modulation under the condition of transformer short circuit impedance is deduced, and the relationship between the different working states of PWM rectifier and the harmonic voltage is obtained. Then, the harmonic current of PWM rectifier under different working conditions is calculated by short-circuit impedance calculation, and the optimal design scheme of harmonic input voltage is given. In this paper, the problems of three-level PWM rectifier based on IGCT in engineering application are studied. The solutions are given one by one. It includes the compensation strategy of space vector modulation and the startup strategy of PWM rectifier. The dynamic compensation strategy is given by analyzing the causes of the dynamic delay generated by the actual control system, and the effectiveness of the compensation strategy is verified by PSIM simulation and prototype experiment.
【學(xué)位授予單位】：冶金自動化研究設(shè)計院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM461

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本文編號：2168348