本文關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)雙向變流器研制及復(fù)合控制方法研究

  更多相關(guān)文章： 微電網(wǎng) 雙向變流器 復(fù)合控制 反饋線性化控制 滑模控制 動(dòng)靜態(tài)性能

【摘要】：近年來,微電網(wǎng)以其環(huán)境友好性和控制智能靈活性而成為許多國家電力發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。雙向變流器作為微電網(wǎng)中儲能系統(tǒng)與交流母線連接的橋梁,已成為研究的熱點(diǎn)。本文以三相電壓型半橋結(jié)構(gòu)的PWM變流器作為微電網(wǎng)雙向變流器研究對象,詳細(xì)分析了其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理及各坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,同時(shí)給出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)過程,并對其控制方法進(jìn)行了深入研究。本文的主要工作和成果如下:1.根據(jù)微電網(wǎng)系統(tǒng)對于雙向變流器性能的要求,選用三相電壓型半橋結(jié)構(gòu)的PWM變流器作為微電網(wǎng)雙向變流器研究對象。根據(jù)其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),詳細(xì)分析了微電網(wǎng)雙向變流器的具體工作原理及整流運(yùn)行與逆變運(yùn)行的換流過程。并分別建立了微電網(wǎng)雙向變流器在三相靜止坐標(biāo)系(a,b,c)、兩相靜止坐標(biāo)系(α,β)及兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d,q)中的數(shù)學(xué)模型。2.設(shè)計(jì)了微電網(wǎng)雙向變流器功率主電路的參數(shù),并完成了控制電路的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)主要包括DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、交流直流檢測電路及相應(yīng)的信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)、過零檢測電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路設(shè)計(jì)和電源模塊設(shè)計(jì);軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序設(shè)計(jì)、中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)和各個(gè)子程序設(shè)計(jì)。并搭建了微電網(wǎng)雙向變流器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。3.基于微電網(wǎng)雙向變流器在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d,q)中的數(shù)學(xué)模型,分析了其采用電壓電流雙閉環(huán)控制的整體控制結(jié)構(gòu)。根據(jù)變流器系統(tǒng)時(shí)變非線性、強(qiáng)耦合的特性,提出一種基于現(xiàn)代非線性控制理論的復(fù)合控制方法。該方法電流內(nèi)環(huán)采用反饋線性化控制,通過非線性狀態(tài)及反饋?zhàn)儞Q,將變流器非線性系統(tǒng)精確線性化,并完全解耦了系統(tǒng)的有功電流和無功電流。電壓外環(huán)采用滑�？刂�,充分利用其對系統(tǒng)參數(shù)變化魯棒性好的優(yōu)點(diǎn),解決了變流器系統(tǒng)時(shí)變參數(shù)的問題。同時(shí)給出了雙閉環(huán)傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)過程。最后分析了SVPWM的調(diào)制過程。4.建立了微電網(wǎng)雙向變流器的仿真模型。通過與傳統(tǒng)PI控制方法比較分析,結(jié)果表明,采用電流內(nèi)環(huán)反饋線性化控制、電壓外環(huán)滑�？刂频膹�(fù)合控制方法時(shí),微電網(wǎng)雙向變流器在實(shí)現(xiàn)單位功率因素雙向變流運(yùn)行的同時(shí),具有更為優(yōu)越的動(dòng)、靜態(tài)性能,其網(wǎng)側(cè)電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、跟蹤精度高、諧波電流小,并且其直流側(cè)電壓具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和較好的抗干擾性及魯棒性。這些優(yōu)點(diǎn),使得采用復(fù)合控制方法的雙向變流器減少了對微電網(wǎng)交流母線的諧波污染,并提高了后端電池儲能系統(tǒng)的充電效率,實(shí)現(xiàn)了“綠色能源變換”。
【關(guān)鍵詞】：微電網(wǎng) 雙向變流器 復(fù)合控制 反饋線性化控制 滑�？刂� 動(dòng)靜態(tài)性能
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究的背景及意義12-13
• 1.2 微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀15
• 1.3 雙向變流器的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 國外雙向變流器研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.2 國內(nèi)雙向變流器研究現(xiàn)狀18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-20
• 第2章 微電網(wǎng)雙向變流器工作原理與數(shù)學(xué)模型20-38
• 2.1 性能要求20-21
• 2.2 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作原理21-23
• 2.3 換流過程分析23-29
• 2.3.1 整流狀態(tài)換流過程25-28
• 2.3.2 逆變狀態(tài)換流過程28-29
• 2.4 數(shù)學(xué)模型29-37
• 2.4.1 三相靜止坐標(biāo)系（a, b, c）數(shù)學(xué)模型29-32
• 2.4.2 兩相靜止坐標(biāo)系（α, β）數(shù)學(xué)模型32-35
• 2.4.3 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d, q）數(shù)學(xué)模型35-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第3章 微電網(wǎng)雙向變流器硬件與軟件設(shè)計(jì)38-58
• 3.1 硬件系統(tǒng)總體構(gòu)成38-39
• 3.2 功率主電路參數(shù)設(shè)計(jì)39-44
• 3.2.1 直流側(cè)電壓值確定39-40
• 3.2.2 IGBT功率開關(guān)管選取40
• 3.2.3 進(jìn)線熔斷器選擇40-41
• 3.2.4 交流側(cè)電感設(shè)計(jì)41-43
• 3.2.5 直流側(cè)電容設(shè)計(jì)43-44
• 3.3 控制電路硬件設(shè)計(jì)44-52
• 3.3.1 DSP最小系統(tǒng)44-46
• 3.3.2 檢測及信號調(diào)理電路46-48
• 3.3.3 過零檢測電路48-49
• 3.3.4 驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路49-51
• 3.3.5 電源模塊51-52
• 3.4 軟件設(shè)計(jì)52-55
• 3.4.1 系統(tǒng)主程序52-53
• 3.4.2 控制算法子程序53-54
• 3.4.3 SVPWM子程序54-55
• 3.5 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)55
• 3.6 總結(jié)55-58
• 第4章 微電網(wǎng)雙向變流器控制方法研究58-86
• 4.1 整體控制結(jié)構(gòu)58-60
• 4.2 電流內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)60-70
• 4.2.1 電流內(nèi)環(huán)PI前饋解耦控制60-63
• 4.2.2 反饋線性化控制理論63-66
• 4.2.3 基于反饋線性化控制的內(nèi)環(huán)電流控制器設(shè)計(jì)66-70
• 4.3 電壓外環(huán)設(shè)計(jì)70-78
• 4.3.1 電壓外環(huán)PI控制70-72
• 4.3.2 滑模控制理論72-74
• 4.3.3 基于滑�？刂频耐猸h(huán)電壓控制器設(shè)計(jì)74-78
• 4.4 空間矢量算法78-84
• 4.4.1 參考電壓所在扇區(qū)的判斷79-81
• 4.4.2 開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算81-82
• 4.4.3 各相橋臂開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間分配82-83
• 4.4.4 SVPWM波產(chǎn)生83-84
• 4.5 本章小結(jié)84-86
• 第5章 微電網(wǎng)雙向變流器仿真分析86-100
• 5.1 仿真模型建立86-90
• 5.2 仿真結(jié)果分析90-99
• 5.2.1 整流狀態(tài)90-98
• 5.2.2 有源逆變狀態(tài)98-99
• 5.3 本章小節(jié)99-100
• 第6章 總結(jié)與展望100-102
• 6.1 總結(jié)100-101
• 6.2 展望101-102
• 參考文獻(xiàn)102-106
• 致謝106-107
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及成果107

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 樓書氫;李青鋒;許化強(qiáng);劉魯?shù)?;國外微電網(wǎng)的研究概況及其在我國的應(yīng)用前景[J];華中電力;2009年03期

，

本文編號：652229