三相电压型逆变器的控制算法研究
发布时间：2021-04-10 21:44
三相电压型逆变器在新能源发电技术中是一种电能变换的重要装置。有效合理的控制算法是提高逆变器性能的关键技术之一。由于三相电压型逆变器是一类时变的、耦合的、非线性系统,采用工业上常用的线性控制PI算法难以满足人们对逆变器的性能指标要求,因而研究合理的控制算法是逆变器研究的一个重要内容。本文以三相电压型逆变器为研究对象,对其建模分析和控制算法进行了研究,主要内容包括:根据三相电压型逆变器的工作原理及结构特点,建立了静止坐标系下的数学模型。利用开关平均算子分析讨论了其平均开关模型,将这样一个离散的系统变成连续的系统模型。还讨论了考虑逆变器延时的频域数学模型,得到从调制波输入到逆变器输出的传递函数模型。应用dq坐标变换将三相静止坐标系下的交流量模型变成dq坐标系下的直流量模型,针对d轴和q轴变量之间的耦合关系,利用解耦原理,将其中的变量进行前馈处理,得到三相电压型逆变器在dq坐标系下解耦的数学模型。再利用工程设计法,将电流内环按照典型I型系统设计,将电压外环按照典型II型系统设计,得到了控制器的控制参数。并以DSP28335微处理器为控制器,组建一个三相电压型逆变器闭环系统,验证了基于dq解耦的...
【文章来源】：陕西理工大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FCS-MPC系统框图
陕西理工大学硕士学位论文-8-(b)三相逆变器有中线主电路拓扑图2-1三相逆变器主电路拓扑Fig.2-1Three-phaseinvertermaincircuittopology2.1.2三相静止abc坐标系下的数学模型由图2-1(a)和(b)知，根据基尔霍夫电流定律与电压定律，可列写以相同的矩阵形式的电路平衡方程，可得：aNnNLaLaanbNnNLbLbbncNnNLcLccnanLaoabnLbobcnLcocd=++dddvviivvvLirivtvviivviiCviitvii(2-1)图2-1(a)中，令aaNnNvvv，bbNnNvvv，ccNnNvvv，逆变桥输出电压相对于中性点n，则有：bacv+v+v0(2-2)根据其电路的性质和式(2-1)，可以得出如下约束条件：LaLbLcoaobocanbncnaNbNcNnN++=0++=0++=0++/3=iiiiiivvvvvvv（）(2-3)因此知道其中两相电压或电流，就可以求出第三相。将式(2-3)带入可式(2-1)得电路平衡方程如下：aLaLaanbLbLbbnanLaoabnLbobd++dddviivLrvtiivviiCtvii(2-4)
陕西理工大学硕士学位论文-12-若用a相来说明两者的关系，由式(2-23)和式(2-25)知，则有：dcaNtrim2Vvvvmtrivv(2-26)若令调制比m=/trimVV，当m1.0，dcaNsin(t)2Vvm。当m1过调制时，输出电压的范围dcdcaN22VVv。类似的原理[36,37]，当为单相全桥时，逆变桥输出电压当m1.0，abdcvmVsin(t)mtrivv，abv代表两个桥臂中点的之间电压。当m1过调制时，输出电压的范围dcdcab4VVv。当三相电压型逆变器电路拓扑如图2-1(a)时，逆变器的输出线电压的满足双极性SPWM调制条件,可以根据单相全桥的公式来算。设想dcV是由两个dc2V组成，存在中点o，即m1.0，相电压满足dcaNsin(t)2Vvm，线电压的满足dcab3sin(t)2Vvm。相电压的有效值为dcaNdc0.35422rmsVvmmV，线电压的有效值为dcabrmsdc30.6122VvmmV。图2-2SPWM调制示意图Fig.2-2SchematicdiagramofSPWMmodulation2.3考虑延时的逆变器传递函数具有延时滞后环节系统的传递函数G(s)，按照级数展开，忽略高次项，其传递函数近似为一阶惯性环节，如下所示：1(s)1sGes(2-27)其中，当采样频率与开关频率基本相等时，就有等于开关周期的大校对于上面PWM调制的逆变器来说，考虑主电路逆变器的延时，它可以看成一个滞后环节，其中开关周期sT为装置的延时时间，pwmK为装置的放大系数[38]。由式(2-27)得，逆变桥的延时传递函数如式(2-28)所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]储能的应用现状和发展趋势分析[J]. 孙玉树,杨敏,师长立,贾东强,裴玮,孙丽敬. 高电压技术. 2020(01)
[2]适应大规模新能源并网的电力系统备用配置及优化综述[J]. 杨肖虎,罗剑波,郁琛,谢东亮,葛睿,冯长有. 电力工程技术. 2020(01)
[3]单相全桥电压型逆变器的负载电流前馈控制策略[J]. 王锦博,董锋斌,荔凡凡,吴奥. 电工技术. 2019(23)
[4]中国电力电子与电力传动应用及发展分析[J]. 丁皓天. 科技与创新. 2019(22)
[5]改进的并网逆变器模型预测控制方法[J]. 张子成,陈阿莲,邢相洋. 电源学报. 2018(02)
[6]一类非线性系统的自组织模糊神经网络控制[J]. 李安平,刘国荣. 电机与控制学报. 2016(12)
[7]新能源对电力电子提出的新课题[J]. 徐德鸿,陈文杰,何国锋,施科研,李海津,严成. 电源学报. 2014(06)
[8]基于前馈解耦的三相逆变器双环控制器设计[J]. 杨光明,王俊炎. 船电技术. 2014(06)
[9]微源逆变器双环控制策略[J]. 霍群海,李宁宁. 电工技术学报. 2013(S2)
[10]三相电压型逆变器的精确线性化控制[J]. 董锋斌,钟彦儒. 电工技术学报. 2013(10)
博士论文
[1]非线性负载条件下的逆变器特性研究[D]. 陈敏.浙江大学 2006
[2]基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究[D]. 彭力.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]三相电压型逆变器的有限控制集模型预测控制研究及应用[D]. 王友.重庆大学 2018
[2]三相LC型独立逆变器双闭环谐波抑制策略研究[D]. 任鹤.陕西科技大学 2017
[3]基于临界电流连续的单相高功率密度逆变器研究[D]. 于波.南京航空航天大学 2017
[4]三相逆变器SVPWM调制研究[D]. 史威.华中科技大学 2011
本文编号：3130386
【文章来源】：陕西理工大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FCS-MPC系统框图
陕西理工大学硕士学位论文-8-(b)三相逆变器有中线主电路拓扑图2-1三相逆变器主电路拓扑Fig.2-1Three-phaseinvertermaincircuittopology2.1.2三相静止abc坐标系下的数学模型由图2-1(a)和(b)知，根据基尔霍夫电流定律与电压定律，可列写以相同的矩阵形式的电路平衡方程，可得：aNnNLaLaanbNnNLbLbbncNnNLcLccnanLaoabnLbobcnLcocd=++dddvviivvvLirivtvviivviiCviitvii(2-1)图2-1(a)中，令aaNnNvvv，bbNnNvvv，ccNnNvvv，逆变桥输出电压相对于中性点n，则有：bacv+v+v0(2-2)根据其电路的性质和式(2-1)，可以得出如下约束条件：LaLbLcoaobocanbncnaNbNcNnN++=0++=0++=0++/3=iiiiiivvvvvvv（）(2-3)因此知道其中两相电压或电流，就可以求出第三相。将式(2-3)带入可式(2-1)得电路平衡方程如下：aLaLaanbLbLbbnanLaoabnLbobd++dddviivLrvtiivviiCtvii(2-4)
陕西理工大学硕士学位论文-12-若用a相来说明两者的关系，由式(2-23)和式(2-25)知，则有：dcaNtrim2Vvvvmtrivv(2-26)若令调制比m=/trimVV，当m1.0，dcaNsin(t)2Vvm。当m1过调制时，输出电压的范围dcdcaN22VVv。类似的原理[36,37]，当为单相全桥时，逆变桥输出电压当m1.0，abdcvmVsin(t)mtrivv，abv代表两个桥臂中点的之间电压。当m1过调制时，输出电压的范围dcdcab4VVv。当三相电压型逆变器电路拓扑如图2-1(a)时，逆变器的输出线电压的满足双极性SPWM调制条件,可以根据单相全桥的公式来算。设想dcV是由两个dc2V组成，存在中点o，即m1.0，相电压满足dcaNsin(t)2Vvm，线电压的满足dcab3sin(t)2Vvm。相电压的有效值为dcaNdc0.35422rmsVvmmV，线电压的有效值为dcabrmsdc30.6122VvmmV。图2-2SPWM调制示意图Fig.2-2SchematicdiagramofSPWMmodulation2.3考虑延时的逆变器传递函数具有延时滞后环节系统的传递函数G(s)，按照级数展开，忽略高次项，其传递函数近似为一阶惯性环节，如下所示：1(s)1sGes(2-27)其中，当采样频率与开关频率基本相等时，就有等于开关周期的大校对于上面PWM调制的逆变器来说，考虑主电路逆变器的延时，它可以看成一个滞后环节，其中开关周期sT为装置的延时时间，pwmK为装置的放大系数[38]。由式(2-27)得，逆变桥的延时传递函数如式(2-28)所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]储能的应用现状和发展趋势分析[J]. 孙玉树,杨敏,师长立,贾东强,裴玮,孙丽敬. 高电压技术. 2020(01)
[2]适应大规模新能源并网的电力系统备用配置及优化综述[J]. 杨肖虎,罗剑波,郁琛,谢东亮,葛睿,冯长有. 电力工程技术. 2020(01)
[3]单相全桥电压型逆变器的负载电流前馈控制策略[J]. 王锦博,董锋斌,荔凡凡,吴奥. 电工技术. 2019(23)
[4]中国电力电子与电力传动应用及发展分析[J]. 丁皓天. 科技与创新. 2019(22)
[5]改进的并网逆变器模型预测控制方法[J]. 张子成,陈阿莲,邢相洋. 电源学报. 2018(02)
[6]一类非线性系统的自组织模糊神经网络控制[J]. 李安平,刘国荣. 电机与控制学报. 2016(12)
[7]新能源对电力电子提出的新课题[J]. 徐德鸿,陈文杰,何国锋,施科研,李海津,严成. 电源学报. 2014(06)
[8]基于前馈解耦的三相逆变器双环控制器设计[J]. 杨光明,王俊炎. 船电技术. 2014(06)
[9]微源逆变器双环控制策略[J]. 霍群海,李宁宁. 电工技术学报. 2013(S2)
[10]三相电压型逆变器的精确线性化控制[J]. 董锋斌,钟彦儒. 电工技术学报. 2013(10)
博士论文
[1]非线性负载条件下的逆变器特性研究[D]. 陈敏.浙江大学 2006
[2]基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究[D]. 彭力.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]三相电压型逆变器的有限控制集模型预测控制研究及应用[D]. 王友.重庆大学 2018
[2]三相LC型独立逆变器双闭环谐波抑制策略研究[D]. 任鹤.陕西科技大学 2017
[3]基于临界电流连续的单相高功率密度逆变器研究[D]. 于波.南京航空航天大学 2017
[4]三相逆变器SVPWM调制研究[D]. 史威.华中科技大学 2011
本文编号：3130386
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