本文關(guān)鍵詞：基于DSP的三電平逆變器的SVPWM控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 三電平逆變器 PI控制 準(zhǔn)PR控制 非線性負(fù)載 中點(diǎn)電位平衡

【摘要】：中點(diǎn)箝位式三電平逆變器一直是當(dāng)前中高壓大容量電能變換領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一,它能有效提高逆變器系統(tǒng)容量和耐壓水平、減小輸出電壓諧波和開(kāi)關(guān)損耗。在三電平逆變器的多種控制策略中,空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有母線電壓利用率高、調(diào)制比大、易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)、便于中點(diǎn)電位控制等優(yōu)點(diǎn),但三電平逆變器也存在不少問(wèn)題,如三電平控制算法的簡(jiǎn)化問(wèn)題、逆變器帶非線性負(fù)載的諧波控制問(wèn)題、三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡問(wèn)題等,鑒于以上存在的問(wèn)題,本文逐一展開(kāi)了研究。本文首先分析了兩電平SVPWM算法的基本原理和具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程,再結(jié)合三電平SVPWM與兩電平SVPWM之間的共同點(diǎn),對(duì)三電平SVPWM算法進(jìn)行了簡(jiǎn)化。然后建立了三相靜止坐標(biāo)系、兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和兩相靜止坐標(biāo)系下的三相逆變器的數(shù)學(xué)模型,并應(yīng)用等量變換的原理,推導(dǎo)出了坐標(biāo)系間的變換關(guān)系。同時(shí)還分析了非線性負(fù)載引起逆變器輸出波形畸變的機(jī)理,并對(duì)其工作原理和參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了細(xì)致研究。在對(duì)逆變器數(shù)學(xué)模型和整流性負(fù)載分析的基礎(chǔ)上,于兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下設(shè)計(jì)了雙環(huán)解耦PI控制器,在兩相靜止αβ坐標(biāo)系下設(shè)計(jì)了準(zhǔn)PR控制器。在設(shè)計(jì)雙環(huán)PI控制器參數(shù)時(shí),從內(nèi)外環(huán)穿越頻率上對(duì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。準(zhǔn)PR控制器采用純比例環(huán)節(jié)控制電流內(nèi)環(huán)以提高系統(tǒng)的跟隨特性,多諧振的準(zhǔn)PR控制器控制電壓外環(huán)以保證系統(tǒng)的高穩(wěn)態(tài)精度。針對(duì)同一開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)小矢量對(duì)直流側(cè)電容電壓效果正好相反這一規(guī)律,在分別采用滯環(huán)控制和精確控制方法的情況下,通過(guò)改變正負(fù)小矢量的作用時(shí)間,對(duì)三電平逆變器中點(diǎn)電位的偏移進(jìn)行了有效的控制。最后,進(jìn)行了基于逆變器的數(shù)學(xué)模型和兩種控制器的設(shè)計(jì),應(yīng)用MATLAB/Simulink軟件搭建了兩種控制器的仿真模型,并對(duì)兩種控制方法下逆變器帶非線性負(fù)載的性能進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果顯示,采用雙環(huán)PI控制器時(shí),增加內(nèi)外環(huán)的帶寬,有利于降低輸出電壓的THD,且具有多諧振的準(zhǔn)PR控制器的性能比解耦PI控制器好。對(duì)于滯環(huán)控制和精確控制兩種中點(diǎn)電位平衡控制方法,分別進(jìn)行仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明,精確控制的控制效果更好。
【關(guān)鍵詞】：三電平逆變器 PI控制 準(zhǔn)PR控制 非線性負(fù)載 中點(diǎn)電位平衡
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 多電平逆變器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景9-10
• 1.2 三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)10-13
• 1.3 多電平逆變器的脈寬調(diào)制策略13-15
• 1.4 多電平逆變器數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展15-18
• 1.5 本論文研究目的及主要內(nèi)容18-19
• 第二章 三電平逆變器SVPWM的算法研究及其簡(jiǎn)化19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 兩電平SVPWM基本原理與實(shí)現(xiàn)方法19-27
• 2.2.1 判斷參考電壓矢量所處的扇區(qū)22-23
• 2.2.2 空間矢量作用時(shí)間的計(jì)算23-24
• 2.2.3 空間矢量的作用順序確定24-25
• 2.2.4 矢量切換點(diǎn)時(shí)刻確定25-26
• 2.2.5 兩電平SVPWM的簡(jiǎn)化算法26-27
• 2.3 三電平逆變器SVPWM算法研究27-31
• 2.3.1 三電平SVPWM的簡(jiǎn)化算法28-30
• 2.3.2 簡(jiǎn)化三電平SVPWM的具體實(shí)施步驟30-31
• 2.4 三電平SVPWM在DSP中的實(shí)現(xiàn)31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第三章 三相逆變器系統(tǒng)建模與非線性負(fù)載的特性分析35-45
• 3.1 三相逆變器數(shù)學(xué)建模35-40
• 3.1.1 三相逆變器在ABC坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型35-36
• 3.1.2 三相逆變器模型的坐標(biāo)變換36-39
• 3.1.3 三相逆變器在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型39-40
• 3.1.4 三相逆變器在αβ坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型40
• 3.2 非線性負(fù)載40-44
• 3.2.1 非線性負(fù)載的定義及類(lèi)型40-41
• 3.2.2 整流性負(fù)載的特性分析41-42
• 3.2.3 整流性負(fù)載的工作原理及參數(shù)設(shè)計(jì)42-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 逆變器PI控制器設(shè)計(jì)45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 PID控制的基本工作原理45-46
• 4.3 PI控制器控制結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)46-51
• 4.3.1 dq坐標(biāo)系下三相逆變器數(shù)學(xué)模型的解耦46-47
• 4.3.2 電流內(nèi)環(huán)PI控制器設(shè)計(jì)47-49
• 4.3.3 電壓外環(huán)PI控制器設(shè)計(jì)49-51
• 4.4 雙閉環(huán)PI控制的三相三電平逆變系統(tǒng)仿真51-53
• 4.5 雙環(huán)PI參數(shù)的優(yōu)化及其仿真53-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第五章 逆變器諧振控制器設(shè)計(jì)57-73
• 5.1 引言57
• 5.2 比例諧振控制的基本思想57-59
• 5.3 準(zhǔn)比例諧振控制器的設(shè)計(jì)59-60
• 5.4 諧振控制器的參數(shù)選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)60-67
• 5.4.1 諧振控制器的參數(shù)選擇60-62
• 5.4.2 諧振控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)62
• 5.4.3 電流內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)62-63
• 5.4.4 電壓外環(huán)準(zhǔn)比例諧振控制器設(shè)計(jì)63-67
• 5.5 準(zhǔn)比例諧振控制器的仿真67-71
• 5.6 本章小結(jié)71-73
• 第六章 三電平逆變器中點(diǎn)電位不平衡問(wèn)題的研究73-83
• 6.1 引言73
• 6.2 影響三相三電平逆變器中點(diǎn)電位不平衡的原因73-76
• 6.2.1 從電路結(jié)構(gòu)和輸出矢量分析73-75
• 6.2.2 從中點(diǎn)電流分析75-76
• 6.3 中點(diǎn)電位平衡控制策略76-82
• 6.4 本章小結(jié)82-83
• 第七章 總結(jié)與展望83-85
• 7.1 本文工作總結(jié)83
• 7.2 未來(lái)工作展望83-85
• 致謝85-87
• 參考文獻(xiàn)87-90

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張政華;裴云慶;陳鋒;余貴強(qiáng);;基于SVPWM的三電平逆變器中點(diǎn)電壓控制方法[J];電力電子技術(shù);2013年12期

2 田君龍;陳榮;;直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電三相并網(wǎng)逆變電源研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年02期

3 利劍;竇金生;;基于SPWM的SVPWM算法[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2011年26期

4 張朝藝;阮毅;劉旭;;一種三電平逆變器SVPWM簡(jiǎn)易控制算法[J];電機(jī)與控制應(yīng)用;2009年08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 姜旭;肖湘寧;趙洋;任愛(ài)平;汪全濤;;改進(jìn)的多電平SVPWM及其廣義算法研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2007年04期

7 宋文祥;陳國(guó)呈;武慧;孫承波;;一種具有中點(diǎn)電位平衡功能的三電平空間矢量調(diào)制方法及其實(shí)現(xiàn)[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2006年12期

8 李峰,趙棟利,夏超英;基于DSP的SVPWM調(diào)制技術(shù)的研究[J];電氣傳動(dòng)自動(dòng)化;2005年04期

9 周京華,楊振,蘇彥民;多電平逆變器多載波PWM調(diào)制策略的研究[J];電氣傳動(dòng);2005年01期

10 王歸新,康勇,陳堅(jiān);基于狀態(tài)空間平均法的單相逆變器控制建模[J];電力電子技術(shù);2004年05期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 陳敏;非線性負(fù)載條件下的逆變器特性研究[D];浙江大學(xué);2006年

2 孔雪娟;數(shù)字控制PWM逆變電源關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2005年

3 彭力;基于狀態(tài)空間理論的PWM逆變電源控制技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2004年

4 張興;PWM整流器及其控制策略的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2003年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 王文杰;單相中頻逆變器數(shù)字控制及其并聯(lián)研究[D];浙江大學(xué);2013年

2 方超;逆變器帶非線性負(fù)載的控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

3 江濤;三電平逆變器關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)驗(yàn)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

4 白雪竹;基于狀態(tài)空間的PID/PID雙環(huán)數(shù)字控制逆變器研究[D];華中科技大學(xué);2009年

5 李新瑞;NPC三電平逆變器及其中點(diǎn)電位平衡的研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2009年

6 劉亞軍;三電平逆變器SVPWM控制策略的研究[D];華中科技大學(xué);2008年

7 苑春明;三電平變換器SVPWM關(guān)鍵技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

8 金永順;三電平逆變器SVPWM方法的分析與研究[D];湖南大學(xué);2007年

9 胡興柳;400Hz逆變器的數(shù)字控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2004年

，

本文編號(hào)：593165