基于状态预测的三相电压型PWM整流器软启动策略的研究

发布时间：2017-05-03 18:05

  本文关键词：基于状态预测的三相电压型PWM整流器软启动策略的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：三相PWM整流器具有直流侧电压稳定,交流侧功率因数高谐波含量少,四象限运行的优良特性。随着分布式发电与微网储能系统进一步普及,PWM整流器作为微网和电网的接口将得到进一步发展。三相电压型PWM整流器一般采用电压电流双闭环控制策略,这种控制策略在系统启动过程中存在电流冲击的问题。传统的软启动方法,存在软启动时间长,或者参数调节困难的问题。本文提出了一种基于瞬时功率理论的状态预测的新方法,可以缩短软启动时间,且软启动的相关参数可直接计算得出,避免了繁琐的调试过程。本文首先较为详细的描述了PWM整流器的工作原理,包括拓扑分析,四象限运行原理,高频和低频的数学模型,双闭环控制策略,前馈解耦控制,坐标变换计算,空间矢量调制技术,锁相环技术,主电路参数设计。然后,基于上述理论搭建三相PWM整流器稳态下的Simulink仿真,仿真的结果初步验证双闭环控制策略的可行性。最后,分析了基于双闭环控制的三相电压型PWM整流器启动过程中产生电流冲击的原因。设计了一套基于状态预测的软启动策略用来解决PWM整流器软启动过程中电流冲击的问题。给出了软启动曲线及其参数的计算。搭建Simulink软启动过程的仿真,仿真表明启动过程电流被抑制在合适的范围内,而且满足启动过程的快速性要求。本文在理论和仿真的基础上,还搭建了试验平台,用于验证稳态控制策略和软启动策略的正确性和实际可行性。在平台上编写软件实现稳态及软启动控制算法,用示波器测量电压电流波形,波形表明软启动策略能有效抑制启动冲击电流,且启动过程也满足相应的快速性,达到了最初的设计目的。
【关键词】：三相PWM整流器 软启动控制 抑制电流冲击 预测有功电流 瞬时功率理论
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM461
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 研究的背景与意义13-14
• 1.1.1 我国能源格局13
• 1.1.2 分布式发电与储能13-14
• 1.1.3 PWM整流技术与电池储能系统14
• 1.2 电压型PWM整流器的软启动问题14-16
• 1.2.1 软启动问题研究的现状14-16
• 1.3 本文的主要工作及创新点16-17
• 1.3.1 主要工作16-17
• 1.3.2 创新点17
• 1.4 本章小结17-18
• 第二章 PWM整流器的工作原理18-56
• 2.1 电压型整流器的拓扑18-20
• 2.1.1 两电平拓扑结构18-19
• 2.1.2 三电平拓扑结构19-20
• 2.2 VSR电压电流的关系20-21
• 2.3 电压型PWM整流器的数学模型21-27
• 2.3.1 坐标变换21-23
• 2.3.2 基于同步旋转坐标系的低频数学模型23-24
• 2.3.3 基于同步旋转坐标系的高频数学模型24-26
• 2.3.4 高频数学模型和低频数学模型的关系26-27
• 2.4 控制策略27-31
• 2.4.1 前馈解耦控制27-28
• 2.4.2 电压电流双闭环控制28-29
• 2.4.3 电流环控制器的设计29-30
• 2.4.4 电压环控制器的设计30
• 2.4.5 控制器的数字化实现30-31
• 2.5 锁相环技术31-32
• 2.5.1 基于硬件的锁相环31
• 2.5.2 基于软件的锁相环31-32
• 2.6 空间矢量调制技术32-43
• 2.6.1 基本电压矢量32-33
• 2.6.2 磁链合成法则33-34
• 2.6.3 SVPWM计算步骤34-43
• 2.7 三相电压型PWM整流器的主电路设计43-52
• 2.7.1 试验平台的指标43
• 2.7.2 交流电感器的设计43-49
• 2.7.3 直流电容的设计49-52
• 2.8 仿真验证52-55
• 2.8.1 仿真条件52
• 2.8.2 整流工况仿真52
• 2.8.3 逆变工况仿真52
• 2.8.4 整流逆变的切换52-55
• 2.9 本章小结55-56
• 第三章 基于有功电流预测的软启动方法56-74
• 3.1 软启动的过程56-59
• 3.1.1 电阻预充电阶段56-57
• 3.1.2 PWM调制软启动阶段57-59
• 3.2 传统功率理论59-60
• 3.2.1 正弦周期电路59
• 3.2.2 非正弦周期电路59-60
• 3.3 瞬时功率理论60-61
• 3.3.1 三相瞬时功率理论在等幅值变换系中的表达60-61
• 3.4 基于瞬时功率理论的有功电流预测61-64
• 3.4.1 负载模型的近似61-63
• 3.4.2 负载等效电阻的获取63-64
• 3.5 软启动控制器的给定曲线的设计64-69
• 3.5.1 电流正弦曲线给定阶段65
• 3.5.2 电流自适应给定阶段65-68
• 3.5.3 电压外环加入68-69
• 3.6 软启动策略的仿真验证69-73
• 3.6.1 设定仿真参数69
• 3.6.2 仿真结果69-73
• 3.7 本章小结73-74
• 第四章 系统的搭建及试验验证74-83
• 4.1 试验平台的搭建74-76
• 4.1.1 主电路搭建74-75
• 4.1.2 控制电路和驱动电路75-76
• 4.2 给定参数76
• 4.3 稳态试验结果76-78
• 4.3.1 空载稳态77-78
• 4.3.2 满载稳态78
• 4.4 软启动试验结果78-82
• 4.4.1 空载软启动78-79
• 4.4.2 半载软启动79-81
• 4.4.3 满载软启动81-82
• 4.5 本章小结82-83
• 总结与展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88

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5 杜京义;;电机软启动的探讨[A];第十一届全国煤矿自动化学术年会论文专辑[C];2001年

6 张永强;孙跃忠;王军海;;变频软启动在邯钢的应用[A];河北冶金学会炼铁技术暨学术年会论文集[C];2006年

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5 李卓;宣钢炼钢厂水泵软启动改造效益显著[N];中国冶金报;2008年

6 山西 杨德印;电机的软启动（中）[N];电子报;2007年

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