三电平ANPC变换器的模型预测控制策略研究

发布时间：2021-01-24 04:56

　　三电平有源中点钳位变换器（ANPC）具有三相输出的电压谐波畸变率低、开关器件耐压值小与功率密度高等优势,降低了变换器的成本和设备的体积。目前被广泛用在中高压大功率设备中。本文针对传统的模型预测控制算法作用于三电平ANPC时,每个开关周期滚动优化都要计算全部的电压矢量,导致控制器的计算量大,针对该问题进行研究。论文的主要内容有:1.简述了三电平ANPC变换器的工作原理,构建了三电平ANPC变换器与空间电压矢量数学模型,并且对该模型进行了离散化。2.阐述了课题组搭建了基于DSP+CPLD控制单元的多电平ANPC变换器实验平台,本文提出两种改进的模型预测控制方法都是在此实验平台上验证的。3.三电平ANPC变换器传统模型预测算法每滚动一次就要计算27个电压矢量,从中选择一个最优解,这样就需要占有控制器很大的资源并且程序执行时间长。针对这个的不足提出一种改进的模型预测算法控制。结合虚拟空间矢量的算法,从而让有限控制集内的27个电压矢量减少到21个电压矢量,减少了每次滚动优化的矢量个数,最终提高计算的速度的同时减少对控制器资源的消耗,提高效率。此算法通过了仿真和试验的验证。4.在前面的基础上提出另... 

【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 多电平变换器的研究背景及意义
        1.1.1 多电平变换器介绍及研究背景
        1.1.2 多电平变换器的研究意义
    1.2 多电平变换器的拓扑结构
        1.2.1 中性点钳位式多电平变换器
        1.2.2 级联式多电平变换器
        1.2.3 飞跨电容多电平变换器
    1.3 多电平变换器的调制算法
        1.3.1 空间矢量脉宽控制
        1.3.2 载波脉宽控制
        1.3.3 特定谐波消除控制
        1.3.4 模型预测控制
    1.4 三电平ANPC变换器的关键问题及研究现状
        1.4.1 直流母线中性点电压的平衡
        1.4.2 开关器件的损耗减少与平衡
        1.4.3 共模电压的减少
    1.5 本文研究的主要内容
第二章 实验平台介绍
    2.1 实验平台总体架构
    2.2 平台硬件电路
        2.2.1 控制板单元
        2.2.2 主功率单元
        2.2.3 辅助供电板单元
        2.2.4 信号采样调理单元
        2.2.5 驱动电路单元
    2.3 平台控制的软件
        2.3.1 DSP控制的程序实现流程
        2.3.2 CPLD控制的程序实现流程
    2.4 本章小结
第三章 三电平ANPC变换器工作原理和数学模型
    3.1 三电平ANPC变换器工作原理
    3.2 三电平ANPC变换器空间电压矢量模型
    3.3 三电平ANPC变换器的离散数学模型
    3.4 本章小结
第四章 三电平ANPC变换器基于虚拟磁链的快速模型预测控制
    4.1 三电平ANPC变换器虚拟空间矢量
        4.1.1 虚拟中矢量
        4.1.2 虚拟小矢量
        4.1.3 虚拟大矢量
        4.1.4 虚拟零矢量
    4.2 基于虚拟磁链的快速模型预测控制
        4.2.1 三电平ANPC变换器的中性点电压预测模型
        4.2.2 三电平ANPC变换器虚拟磁链的预测模型
        4.2.3 三电平ANPC变换器快速模型预测控制策略
        4.2.4 仿真与实验
    4.3 本章小结
第五章 三电平ANPC变换器分步预测的快速模型预测控制
    5.1 三电平ANPC变换器模型预测控制建模
        5.1.1 三电平ANPC变换器输出电流数学模型
        5.1.2 三电平ANPC变换器母线中性点电压数学模型
        5.1.3 三电平ANPC变换器输出电流与中性点电压平衡
    5.2 三电平ANPC变换器快速模型预测控制建模
        5.2.1仿真与实验
    5.3 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]新型低压非隔离十七电平变流器及控制策略研究[J]. 张云雷,王群京,胡存刚,周宇飞.  中国电机工程学报. 2020(04)
[2]三电平ANPC变换器中点电压平衡的MPC[J]. 刘影,胡存刚,马大俊,陈权.  电力电子技术. 2018(08)
[3]三电平有源中点钳位逆变器损耗分布平衡控制策略[J]. 胡存刚,马大俊,王群京,李国丽,陈权.  电工技术学报. 2017(01)
[4]三电平ANPC逆变器中点电压平衡控制策略[J]. 马大俊,胡存刚,王群京,陈权,刘影.  电子测量与仪器学报. 2016(12)
[5]基于特定谐波消除PWM的三电平有源中点钳位逆变器共模电压抑制方法[J]. 胡存刚,胡军,陈权,王群京,郑常宝.  电工技术学报. 2016(16)
[6]三电平三相逆变器快速有限控制集模型预测控制方法[J]. 杨勇,樊明迪,谢门喜,汪义旺.  电机与控制学报. 2016(08)
[7]三电平光伏并网逆变器SHEPWM优化控制方法[J]. 胡存刚,胡军,马大俊,王群京,罗方林.  电机与控制学报. 2016(07)
[8]三电平ANPC逆变器中点电压平衡和开关损耗减小的SVM控制策略[J]. 胡存刚,芮涛,马大俊,王群京,罗方林.  中国电机工程学报. 2016(13)
[9]三电平ANPC变换器SVPWM优化控制方法[J]. 胡存刚,胡军,张云雷,王群京,陈权.  电机与控制学报. 2016(06)
[10]模块化多电平变换器模型预测控制[J]. 何志兴,罗安,熊桥坡,马伏军,雷博,周乐明.  中国电机工程学报. 2016(05)

博士论文
[1]低压多电平变流器拓扑及控制策略研究[D]. 张云雷.安徽大学 2019
[2]多电平二极管箝位型逆变器PWM控制方法及相关问题的研究[D]. 胡存刚.合肥工业大学 2008

硕士论文
[1]三电平ANPC逆变器模型预测控制[D]. 刘影.安徽大学 2018



本文编号：2996615