改进T型三电平逆变器模型预测直接功率控制
发布时间：2021-04-21 13:59
当前世界各国都在大力发展新能源技术,其中风力发电技术发展相对成熟,在工业领域已得到较为广泛的应用。风力发电多为大功率输出,因此风电变流器大部分为多电平变换器拓扑,其中以三电平变换器为主,所以三电平逆变器的性能在风电变流器组的作用十分关键。本文采用了改进T型三电平逆变器拓扑,并在该拓扑的基础上对逆变器进行模型预测直接功率控制的研究。首先,介绍了当前国内外风力发电技术的发展现状、三电平逆变器发展历程、当前几种主流的三电平逆变器拓扑结构以及逆变器控制策略研究现状,以上内容使课题的应用背景更加明朗。在分析了当前几种主流三电平逆变器拓扑结构性能后,本课题选用改进T型三电平逆变器拓扑,除继承了传统T型三电平逆变器诸多优点外,还显著降低了零状态下的传导损耗,进而提高逆变器输出效率。其次,本文对模型预测控制算法进行了简单介绍,并分析了该算法在三电平逆变器下的具体实现方法。在dq旋转坐标系下,提出了一种结合模型预测算法和直接功率控制算法的控制方法,即模型预测直接功率控制,并对改进T型三电平逆变器在采用模型预测直接功率控制方法下进行数学建模和理论分析。该控制将27种开关状态分成两组,并通过比较直流侧的两个...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 风力发电的发展现状
1.2.1 陆上风力发电发展现状
1.2.2 海上风力发电发展现状
1.3 三电平逆变器的发展现状
1.3.1 三电平逆变器的发展历程
1.3.2 传统三电平逆变器拓扑分析
1.4 逆变器控制策略的发展现状
1.5 逆变器中点电压平衡控制研究
1.5.1 中点电位不平衡的原因
1.5.2 中点电位不平衡的危害
1.5.3 中点电位平衡控制研究现状
1.6 本文的主要研究内容
第2章 改进T型三电平逆变器的工作原理及设计
2.1 改进T型三电平逆变器的基本拓扑结构
2.2 改进T型三电平逆变器的工作原理
2.3 三电平逆变器空间矢量调制
2.4 改进T型三电平逆变器开环仿真及实验研究
2.5 本章小结
第3章 模型预测控制原理
3.1 引言
3.2 模型预测控制原理
3.2.1 模型预测
3.2.2 滚动优化
3.2.3 反馈校正
3.3 模型预测控制下的三电平逆变器控制策略
3.3.1 模型预测控制下三电平逆变器并网数学模型
3.3.2 模型预测控制下三电平逆变器中点电压平衡控制
3.3.3 模型预测控制下改进T型三电平逆变器仿真波形
3.4 本章小结
第4章 改进T型三电平模型预测直接功率控制
4.1 模型预测直接功率控制系统数学模型
4.1.1 控制系统并网数学模型
4.1.2 控制系统带载数学模型
4.2 模型预测直接功率控制策略
4.2.1 中点电压平衡控制
4.2.2 模型预测直接功率控制
4.3 改进T型三电平逆变器模型预测直接功率控制仿真结果及分析
4.4 本章小结
第5章 系统的软硬件设计与实验结果分析
5.1 主电路硬件参数设计
5.1.1 主电路开关管的设计
5.1.2 驱动电路设计
5.1.3 采样电路设计
5.1.4 直流母线电容设计
5.1.5 滤波器设计
5.2 控制电路软件设计
5.2.1 开环程序设计
5.2.2 闭环程序设计
5.3 模型预测直接功率控制实验结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国海上风电2018[J]. 易跃春. 电力设备管理. 2018(12)
[2]光伏并网逆变器的改进模型预测控制研究[J]. 周科,刘伯鸿,李茂青. 电气传动. 2018(11)
[3]三电平并网逆变器的低开关频率模型预测控制[J]. 王洋,程志江,李永东. 可再生能源. 2018(10)
[4]德国陆上风电发展现状[J]. 夏云峰. 风能. 2018(10)
[5]T型三电平逆变器中点电压平衡控制[J]. 叶满园,韩祥鹏. 电力系统及其自动化学报. 2018(09)
[6]基于零序电压注入的七电平有源中点钳位型逆变器中点电压平衡控制方法[J]. 绳伟辉,葛琼璇. 中国电机工程学报. 2018(08)
[7]基于无差拍控制的T型三电平逆变器中点电位平衡策略[J]. 冯腾,康龙云,胡毕华,冯元彬. 电工技术学报. 2018(08)
[8]光伏并网逆变有限状态模型预测直接功率控制[J]. 陈静,向紫欣,邓奕. 电气传动. 2017(11)
[9]双馈风力发电机终端滑模变结构的直接功率控制[J]. 管萍,董玲玲,杨秀媛. 电力电子技术. 2017(09)
[10]NPC型三电平永磁同步风力发电并网逆变器模型预测控制满足低电压穿越要求研究[J]. 马临超,蒋炜华,薛宝星. 电力系统保护与控制. 2017(16)
本文编号：3151888
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 风力发电的发展现状
1.2.1 陆上风力发电发展现状
1.2.2 海上风力发电发展现状
1.3 三电平逆变器的发展现状
1.3.1 三电平逆变器的发展历程
1.3.2 传统三电平逆变器拓扑分析
1.4 逆变器控制策略的发展现状
1.5 逆变器中点电压平衡控制研究
1.5.1 中点电位不平衡的原因
1.5.2 中点电位不平衡的危害
1.5.3 中点电位平衡控制研究现状
1.6 本文的主要研究内容
第2章 改进T型三电平逆变器的工作原理及设计
2.1 改进T型三电平逆变器的基本拓扑结构
2.2 改进T型三电平逆变器的工作原理
2.3 三电平逆变器空间矢量调制
2.4 改进T型三电平逆变器开环仿真及实验研究
2.5 本章小结
第3章 模型预测控制原理
3.1 引言
3.2 模型预测控制原理
3.2.1 模型预测
3.2.2 滚动优化
3.2.3 反馈校正
3.3 模型预测控制下的三电平逆变器控制策略
3.3.1 模型预测控制下三电平逆变器并网数学模型
3.3.2 模型预测控制下三电平逆变器中点电压平衡控制
3.3.3 模型预测控制下改进T型三电平逆变器仿真波形
3.4 本章小结
第4章 改进T型三电平模型预测直接功率控制
4.1 模型预测直接功率控制系统数学模型
4.1.1 控制系统并网数学模型
4.1.2 控制系统带载数学模型
4.2 模型预测直接功率控制策略
4.2.1 中点电压平衡控制
4.2.2 模型预测直接功率控制
4.3 改进T型三电平逆变器模型预测直接功率控制仿真结果及分析
4.4 本章小结
第5章 系统的软硬件设计与实验结果分析
5.1 主电路硬件参数设计
5.1.1 主电路开关管的设计
5.1.2 驱动电路设计
5.1.3 采样电路设计
5.1.4 直流母线电容设计
5.1.5 滤波器设计
5.2 控制电路软件设计
5.2.1 开环程序设计
5.2.2 闭环程序设计
5.3 模型预测直接功率控制实验结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国海上风电2018[J]. 易跃春. 电力设备管理. 2018(12)
[2]光伏并网逆变器的改进模型预测控制研究[J]. 周科,刘伯鸿,李茂青. 电气传动. 2018(11)
[3]三电平并网逆变器的低开关频率模型预测控制[J]. 王洋,程志江,李永东. 可再生能源. 2018(10)
[4]德国陆上风电发展现状[J]. 夏云峰. 风能. 2018(10)
[5]T型三电平逆变器中点电压平衡控制[J]. 叶满园,韩祥鹏. 电力系统及其自动化学报. 2018(09)
[6]基于零序电压注入的七电平有源中点钳位型逆变器中点电压平衡控制方法[J]. 绳伟辉,葛琼璇. 中国电机工程学报. 2018(08)
[7]基于无差拍控制的T型三电平逆变器中点电位平衡策略[J]. 冯腾,康龙云,胡毕华,冯元彬. 电工技术学报. 2018(08)
[8]光伏并网逆变有限状态模型预测直接功率控制[J]. 陈静,向紫欣,邓奕. 电气传动. 2017(11)
[9]双馈风力发电机终端滑模变结构的直接功率控制[J]. 管萍,董玲玲,杨秀媛. 电力电子技术. 2017(09)
[10]NPC型三电平永磁同步风力发电并网逆变器模型预测控制满足低电压穿越要求研究[J]. 马临超,蒋炜华,薛宝星. 电力系统保护与控制. 2017(16)
本文编号：3151888
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