發(fā)布時間：2017-07-30 08:03

  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PR控制 非線性負載 中點電位平衡

【摘要】：中點箝位式三電平逆變器一直是當前中高壓大容量電能變換領(lǐng)域中的研究熱點之一,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)字實現(xiàn)、便于中點電位控制等優(yōu)點,但三電平逆變器也存在不少問題,如三電平控制算法的簡化問題、逆變器帶非線性負載的諧波控制問題、三電平逆變器中點電位平衡問題等,鑒于以上存在的問題,本文逐一展開了研究。本文首先分析了兩電平SVPWM算法的基本原理和具體實現(xiàn)過程,再結(jié)合三電平SVPWM與兩電平SVPWM之間的共同點,對三電平SVPWM算法進行了簡化。然后建立了三相靜止坐標系、兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系和兩相靜止坐標系下的三相逆變器的數(shù)學模型,并應用等量變換的原理,推導出了坐標系間的變換關(guān)系。同時還分析了非線性負載引起逆變器輸出波形畸變的機理,并對其工作原理和參數(shù)設計進行了細致研究。在對逆變器數(shù)學模型和整流性負載分析的基礎上,于兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標系下設計了雙環(huán)解耦PI控制器,在兩相靜止αβ坐標系下設計了準PR控制器。在設計雙環(huán)PI控制器參數(shù)時,從內(nèi)外環(huán)穿越頻率上對參數(shù)進行了優(yōu)化。準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。針對同一開關(guān)狀態(tài)對應的兩個小矢量對直流側(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,通過改變正負小矢量的作用時間,對三電平逆變器中點電位的偏移進行了有效的控制。最后,進行了基于逆變器的數(shù)學模型和兩種控制器的設計,應用MATLAB/Simulink軟件搭建了兩種控制器的仿真模型,并對兩種控制方法下逆變器帶非線性負載的性能進行了比較。仿真結(jié)果顯示,采用雙環(huán)PI控制器時,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PR控制器的性能比解耦PI控制器好。對于滯環(huán)控制和精確控制兩種中點電位平衡控制方法,分別進行仿真驗證,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PR控制 非線性負載 中點電位平衡
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 三電平逆變器的拓撲結(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的算法研究及其簡化19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 兩電平SVPWM基本原理與實現(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 空間矢量作用時間的計算23-24
• 2.2.3 空間矢量的作用順序確定24-25
• 2.2.4 矢量切換點時刻確定25-26
• 2.2.5 兩電平SVPWM的簡化算法26-27
• 2.3 三電平逆變器SVPWM算法研究27-31
• 2.3.1 三電平SVPWM的簡化算法28-30
• 2.3.2 簡化三電平SVPWM的具體實施步驟30-31
• 2.4 三電平SVPWM在DSP中的實現(xiàn)31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第三章 三相逆變器系統(tǒng)建模與非線性負載的特性分析35-45
• 3.1 三相逆變器數(shù)學建模35-40
• 3.1.1 三相逆變器在ABC坐標系下的數(shù)學模型35-36
• 3.1.2 三相逆變器模型的坐標變換36-39
• 3.1.3 三相逆變器在dq坐標系下的數(shù)學模型39-40
• 3.1.4 三相逆變器在αβ坐標系下的數(shù)學模型40
• 3.2 非線性負載40-44
• 3.2.1 非線性負載的定義及類型40-41
• 3.2.2 整流性負載的特性分析41-42
• 3.2.3 整流性負載的工作原理及參數(shù)設計42-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 逆變器PI控制器設計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)設計46-51
• 4.3.1 dq坐標系下三相逆變器數(shù)學模型的解耦46-47
• 4.3.2 電流內(nèi)環(huán)PI控制器設計47-49
• 4.3.3 電壓外環(huán)PI控制器設計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計57-73
• 5.1 引言57
• 5.2 比例諧振控制的基本思想57-59
• 5.3 準比例諧振控制器的設計59-60
• 5.4 諧振控制器的參數(shù)選擇和系統(tǒng)設計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)設計62
• 5.4.3 電流內(nèi)環(huán)設計62-63
• 5.4.4 電壓外環(huán)準比例諧振控制器設計63-67
• 5.5 準比例諧振控制器的仿真67-71
• 5.6 本章小結(jié)71-73
• 第六章 三電平逆變器中點電位不平衡問題的研究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 從中點電流分析75-76
• 6.3 中點電位平衡控制策略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 未來工作展望83-85
• 致謝85-87
• 參考文獻87-90

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

2 田君龍;陳榮;;直驅(qū)風力發(fā)電三相并網(wǎng)逆變電源研究[J];科學技術(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簡易控制算法[J];電機與控制應用;2009年08期

5 李永東;饒建業(yè);;大容量多電平變換器拓撲——現(xiàn)狀與進展[J];電氣技術(shù);2008年09期

6 姜旭;肖湘寧;趙洋;任愛平;汪全濤;;改進的多電平SVPWM及其廣義算法研究[J];中國電機工程學報;2007年04期

7 宋文祥;陳國呈;武慧;孫承波;;一種具有中點電位平衡功能的三電平空間矢量調(diào)制方法及其實現(xiàn)[J];中國電機工程學報;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];電氣傳動自動化;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;2005年01期

10 王歸新,康勇,陳堅;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

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 陳敏;非線性負載條件下的逆變器特性研究[D];浙江大學;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;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;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;2003年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 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;2013年

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

3 江濤;三電平逆變器關(guān)鍵技術(shù)及實驗研究[D];合肥工業(yè)大學;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;2009年

5 李新瑞;NPC三電平逆變器及其中點電位平衡的研究[D];中國石油大學;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;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;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;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;2004年

，

本文編號：593165