本文關(guān)鍵詞：基于狀態(tài)觀測器的LCL型三相PWM整流器控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：傳統(tǒng)能源的枯竭與環(huán)境問題的日益加劇,使得以風(fēng)能和太陽能為代表的新能源發(fā)電系統(tǒng)得到了快速發(fā)展。其中,高頻三相PWM整流器作為電力傳輸接口成為新能源發(fā)電研究的關(guān)鍵技術(shù)。隨著電力系統(tǒng)功率等級的提高,傳統(tǒng)基于單L濾波的三相PWM整流器自身弊端開始凸顯出來。LCL型三相PWM整流器以其更為優(yōu)越的濾波特性,得到了迅速的推廣。然而,LCL濾波器作為三階系統(tǒng)有著更為復(fù)雜的控制設(shè)計,以及其固有的諧振特性使得系統(tǒng)極容易不穩(wěn)定。因此,文本將對LCL系統(tǒng)的控制方法與諧振阻尼技術(shù)進(jìn)行深入研究。本文首先在現(xiàn)有的基于LCL濾波器的三相PWM整流器拓?fù)淠Ｐ蜕?建立了LCL濾波器在靜止坐標(biāo)系A(chǔ)BC及同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq下的數(shù)學(xué)模型。基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq下的數(shù)學(xué)模型,取單相d軸變量進(jìn)行分析。對數(shù)字控制系統(tǒng)所存在的一拍滯后進(jìn)行建模�；诤慌臏蟮乃碾A離散狀態(tài)空間模型,對PI全狀態(tài)反饋控制策略進(jìn)行了系統(tǒng)性地分析與設(shè)計。鑒于全狀態(tài)反饋控制需要較多傳感器,引入狀態(tài)觀測器。首先,對傳統(tǒng)的龍伯格(Luenberger)狀態(tài)觀測器進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計。針對傳統(tǒng)狀態(tài)觀測器所存在的觀測誤差問題做了深入分析,研究了比例積分(PI)狀態(tài)觀測器。通過積分項的引入,試圖消除觀測誤差。最后,討論了在噪聲環(huán)境下工作性能更佳的卡爾曼濾波器的具體原理及設(shè)計方法。為了驗證基于PI的全狀態(tài)反饋控制策略的有效性、三種不同狀態(tài)觀測器的觀測效果以及基于三種不同觀測器的全狀態(tài)反饋控制策略的可行性,本文基于LCL型三相PWM整流器系統(tǒng)在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下進(jìn)行了仿真。全文最后在基于LCL濾波器的三相PWM整流器實驗臺架上,對基于三種不同觀測器的全狀態(tài)反饋控制策略進(jìn)行了實驗驗證。
【關(guān)鍵詞】：PWM整流器 LCL濾波器 狀態(tài)空間 全狀態(tài)反饋 狀態(tài)觀測器
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM461;TM921.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 高頻PWM整流器的提出背景及意義10-12
• 1.2 基于LCL濾波器的三相PWM整流器的研究意義12-13
• 1.3 基于LCL濾波器的三相PWM整流器的電流控制技術(shù)13-16
• 1.4 基于LCL濾波器的三相PWM整流器的諧振阻尼技術(shù)16-18
• 1.5 本文的研究內(nèi)容18-20
• 2 基于LCL濾波器的三相PWM整流器拓?fù)浼皵?shù)學(xué)建模20-28
• 2.1 基于LCL濾波器的三相PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20
• 2.2 基于LCL濾波器的三相PWM整流器數(shù)學(xué)建模20-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 基于全狀態(tài)反饋的控制策略研究28-48
• 3.1 LCL濾波器離散狀態(tài)空間模型28-32
• 3.2 LCL型PWM整流器全狀態(tài)反饋控制設(shè)計32-44
• 3.2.1 LCL型PWM整流器全狀態(tài)反饋控制的基本原理32-34
• 3.2.2 基于比例積分（PI）的全狀態(tài)反饋控制設(shè)計34-44
• 3.3 全狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的仿真驗證44-47
• 3.3.1 仿真概述44-45
• 3.3.2 仿真驗證45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 基于狀態(tài)觀測器的全狀態(tài)反饋控制研究48-78
• 4.1 基于LCL濾波器離散模型的狀態(tài)觀測器48-65
• 4.1.1 基于LCL濾波器離散模型的龍伯格（Luenberger）狀態(tài)觀測器48-53
• 4.1.2 基于LCL濾波器離散模型的比例積分（PI）狀態(tài)觀測器53-60
• 4.1.3 基于LCL濾波器離散模型的卡爾曼濾波器60-65
• 4.2 基于LCL濾波器離散模型的狀態(tài)觀測器的仿真驗證65-72
• 4.2.1 仿真概述65-66
• 4.2.2 龍伯格（Luenberger）狀態(tài)觀測器的觀測效果66-68
• 4.2.3 比例積分（PI）狀態(tài)觀測器與龍伯格（Luenberger）狀態(tài)觀測器的觀測效果對比68-70
• 4.2.4 卡爾曼濾波器的觀測效果70-72
• 4.3 基于狀態(tài)觀測器的全狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)仿真驗證72-76
• 4.3.1 仿真概述72-73
• 4.3.2 基于龍伯格（Luenberger）狀態(tài)觀測器的全狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)仿真73-74
• 4.3.3 基于比例積分（PI）狀態(tài)觀測器的全狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)仿真74-75
• 4.3.4 基于卡爾曼濾波器的全狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)仿真75-76
• 4.4 本章小結(jié)76-78
• 5 實驗結(jié)果78-84
• 5.1 實驗臺架簡介78-79
• 5.2 實驗結(jié)果與分析79-84
• 6 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 本文總結(jié)84-85
• 6.2 工作展望85-86
• 致謝86-87
• 參考文獻(xiàn)87-90

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