【摘要】：交交功率變換是電力電子學(xué)四大變換之一,是電力電子技術(shù)領(lǐng)域的主要研究應(yīng)用方向。帶有中間直流單元的整流——逆變形式交交變流器普遍存在儲(chǔ)能元件價(jià)格昂貴、壽命短、功率密度低等缺點(diǎn),因此研究無(wú)儲(chǔ)能元件的直接交交變流器技術(shù)一直是本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本論文對(duì)交交功率變換領(lǐng)域的諸多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛綜述,針對(duì)直接交交斬波器拓?fù)潆y以實(shí)現(xiàn)任意給定電壓輸出的問(wèn)題,提出了應(yīng)用于該類拓?fù)涞?實(shí)現(xiàn)任意給定頻率、相位、幅值交流電壓輸出的虛擬正交源優(yōu)化電壓合成策略,進(jìn)而拓展了該類拓?fù)涞膽?yīng)用范圍,在多個(gè)交交功率變換領(lǐng)域得到一系列高可靠的新型直接交交變流解決方案。 首先,基于最簡(jiǎn)單的Buck型交流斬波器,推導(dǎo)得出采用時(shí)變占空比給定控制、輸出電壓零序分量對(duì)消方式,在三相交流斬波器拓?fù)渲挟a(chǎn)生需要的基頻正序分量,諧波頻率正序分量和諧波頻率負(fù)序分量,進(jìn)而得到任意頻率、相位、幅值的三相交流輸出電壓的虛擬正交源電壓優(yōu)化合成策略,同時(shí)有效解決控制過(guò)程中產(chǎn)生的額外諧波電壓。通過(guò)采用以上策略,單相結(jié)構(gòu)的交流斬波器可以有效克服其原有局限,其應(yīng)用范圍將推廣至交交功率變換的大部分領(lǐng)域。通過(guò)分析得出結(jié)論,在簡(jiǎn)單Buck型交流斬波器上應(yīng)用該新策略,其輸出電壓中存在額外不可控的基波分量,因此限制了其應(yīng)用。進(jìn)而總結(jié)和歸納出基于虛擬正交源電壓優(yōu)化合成策略的直接交交變流器拓?fù)渌鶓?yīng)具備的基本特征,為新拓?fù)涞囊肱c研究提供了理論指導(dǎo)。 其次,論文給出了一系列工頻隔離的適用于虛擬正交源優(yōu)化電壓合成策略的直接交交變流器拓?fù)?從中并進(jìn)一步推衍得到使用商業(yè)化半橋模塊,并且使變壓器高頻損耗降低的改進(jìn)型推挽正激拓?fù)�。同時(shí),針對(duì)在電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域輸出極低頻電壓的要求,進(jìn)一步給出了一系列高頻隔離的適用于虛擬正交源優(yōu)化電壓合成策略的直接交交變流器拓?fù)?并分析了該類拓?fù)涞母哳l變壓器在新型控制策略下的勵(lì)磁狀態(tài),為高頻變壓器的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。論文同時(shí)對(duì)上述直接交交變流器拓?fù)溥M(jìn)行建模,得到能夠用于系統(tǒng)快速仿真的電路精確大信號(hào)模型。同時(shí)通過(guò)在模型中引入非線性的坐標(biāo)變換,實(shí)現(xiàn)了虛擬正交源優(yōu)化電壓合成策略的數(shù)學(xué)建模。通過(guò)在控制中引入附加算子,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了使用優(yōu)化電壓合成策略的直接交交變流器控制和傳統(tǒng)逆變器控制的等效,從而將針對(duì)傳統(tǒng)逆變器類電路的閉環(huán)控制策略無(wú)縫移植到新技術(shù)中,加速對(duì)以上交交變流器控制方案和應(yīng)用領(lǐng)域的研究,實(shí)現(xiàn)了新型直接交交變流控制技術(shù)研究和傳統(tǒng)逆變器控制技術(shù)研究的有機(jī)統(tǒng)一。 再者,論文針對(duì)多個(gè)交交功率變換應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計(jì)了基于新型直接交交變換技術(shù)的解決方案。論文提出了一種直接交交動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器,并提出了基于以上裝置的一整套諧波檢測(cè)和補(bǔ)償電壓生成算法,在交流斬波器結(jié)構(gòu)的電壓補(bǔ)償裝置中成功實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)償電網(wǎng)諧波電壓的功能。接下來(lái),論文將新方案應(yīng)用于對(duì)交流負(fù)載供電的領(lǐng)域,并開發(fā)了針對(duì)不同負(fù)載的閉環(huán)控制算法,驗(yàn)證了其對(duì)多種交流負(fù)載供電,特別是應(yīng)用于電機(jī)調(diào)速領(lǐng)域的可行性。再者,論文提出了一種直接交交潮流控制器,并開發(fā)了針對(duì)該方案的最小視在功率潮流控制算法,實(shí)現(xiàn)了以小容量的變流器對(duì)電網(wǎng)潮流的大幅度控制。論文還提出了一種直接交交串聯(lián)型有源電力濾波器,解決非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流問(wèn)題。其控制方案完全模擬經(jīng)典的逆變器控制,實(shí)現(xiàn)了針對(duì)逆變器的控制算法的無(wú)縫移植。隨著研究不斷深入,基于以上新方案和新電路可以繼續(xù)開發(fā)更多更實(shí)用的應(yīng)用場(chǎng)合。 論文通過(guò)在交流斬波器拓?fù)渖咸岢鰧?shí)現(xiàn)任意頻率,相位,幅值的三相交流電壓輸出的虛擬正交源優(yōu)化電壓合成策略,使該類電路突破其原有局限,進(jìn)而能夠被應(yīng)用到交交功率變換的大部分領(lǐng)域。本研究拓展了電力電子學(xué)科的一個(gè)新研究方向,為電力電子技術(shù)理論和拓?fù)溲芯刻峁┝诵滤悸贰Ｕ撐幕诓捎眯码妷汉铣刹呗缘闹苯咏唤煌負(fù)?提出了一系列新型電力電子裝置。以上裝置的提出,為交交功率變換的多個(gè)領(lǐng)域提供了高可靠的替代解決方案。 最后,論文介紹了使用FPGA+DSP聯(lián)合控制的通用電力電子數(shù)字控制平臺(tái)的研發(fā)。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了可靠的硬件設(shè)計(jì)以及強(qiáng)調(diào)移植性和通用性的軟件設(shè)計(jì)。針對(duì)該平臺(tái),同時(shí)開發(fā)了一套完整的基于觸摸屏的人機(jī)交互界面�；谄脚_(tái)開發(fā)了兩套針對(duì)新型直接交交變換應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)裝置。同時(shí),該平臺(tái)由于其通用性,也能夠用于絕大多數(shù)電力電子變流器的產(chǎn)品開發(fā)和科學(xué)研究。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 陳道煉;陳艷慧;;三類高頻鏈AC-AC變換器比較研究[J];電工電能新技術(shù);2010年02期

2 何必;喬鳴忠;林樺;佘宏武;王興偉;;矩陣變換器占空比矢量理論及調(diào)制策略[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2011年S1期

3 李俊杰;李磊;都洪基;章茜;;改進(jìn)型Zeta式三電平AC/AC變換器[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2010年01期

4 齊琛;陳希有;;一種可靠換流的雙級(jí)矩陣變換器載波調(diào)制策略[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2013年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張杰;基于雙向開關(guān)型的電力電子變換器研究[D];華中科技大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：2317127