PUC5多电平逆变器电容电压自平衡的研究
发布时间：2021-12-24 23:11
21世纪视环保与能源为主题,并且围绕着协调能源开发,资源利用,和环境保护三者之间的关系为基础。中、高压大容量变频调速器是21世纪发展的方向,其在生活中的利用可实现20%节能减排、在工业中可提升系统性能与转化效率、在国家电网中作为综合潮流控制器可降低安全隐患,提高大电网可靠性。中,高压大容量变频调速器的背景下,多电平逆变器成为值得关注的重要研究热点。应用于中、高压大容量环境中的多电平逆变器可实现电平倍频化,降低开关应力、改善输出波形。钳位式多电平逆变器应用广,技术成熟,但其拓扑固有的电容均压/平衡问题一直限制其发展,研究和解决多电平逆变器电容/钳位装置的电压平衡问题具有重大意义。本文整理了多电平逆变器的研究现状,因钳位PUC式逆变器衍生更多电平拓扑结构简单,电压变化率(du/dt)更低,谐波失真更小因此具有良好的发展前景,选取PUC式逆变器作为本文研究目标;建立逆变器拓扑结构的状态空间模型和开关模态数学函数,构建两者的耦合关系;解析PUC式逆变器开关模态,通过改进钳位电容幅值,利用冗余开关实现将电容的平衡控制策略耦合至逆变器控制环节,进而实现自平衡控制;针对自平衡的PUC-5式逆变器的动...
【文章来源】： 重庆理工大学重庆市
【文章页数】：79 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究工作的目的与意义
1.2 多电平逆变器研究概况
1.3 电容平衡控制研究现状
1.4 本文研究的主要内容及论文结构
2 多电平逆变器的拓扑与控制
2.1 引言
2.2 经典多电平逆变器的拓扑结构
2.3 多电平逆变器PWM控制
2.4 本章小结
3 PUC-5 式逆变器电容自平衡的设计
3.1 拓扑状态空间数学模型
3.2 辅助电源——电容自平衡控制策略研究
3.2.1 电容的自平衡
3.2.2 自平衡的系统模态分析
3.2.3 电容自平衡数学分析
3.3 电容自平衡控制策略
3.4 基于PUC-5 逆变电容自平衡系统仿真结果及分析
3.5 本章小结
4 电容自平衡的控制策略改进
4.1 单相PUC-5 逆变器数学模型
4.1.1 状态空间函数模型
4.1.2 PUC式逆变器滤波器连续域数学模型
4.1.3 LC滤波器Z域状态空间数学模型
4.2 重复控制
4.2.1 重复内膜原理
4.2.2 基于内膜的原型重复控制
4.2.3 改进型重复控制器结构
4.3 重复控制器性能分析
4.3.1 稳定性分析
4.3.2 收敛性速率分析
4.3.3 固有误差分析
4.4 复合控制
4.4.1 PID控制器
4.4.2 PID与重复控制器的复合策略
4.4.3 基于并联复合控制的PUC-5 逆变器仿真结果及分析
4.5 本章小结
5 PUC-5 多电平逆变器设计
5.1 PUC-5 多电平逆变器参数和系统结构
5.2 PUC-5 电平逆变器硬件电路
5.3 PUC-5 多电平逆变器软件设计
5.4 实验样机
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作和展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及其取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]单相逆变器双闭环控制策略对比研究 [J]. 靳小宁. 科技创新与应用. 2020(09)
[2]新型混沌粒子群算法的特定谐波消除控制技术 [J]. 欧阳盟盟,粟时平,冯骞,刘香银. 电力电子技术. 2019(09)
[3]基于VSG并网逆变器的模糊滑模控制策略研究 [J]. 魏久林,王奔,段瑞林,陈亚菲,张清明,张爽. 电工技术. 2019(15)
[4]具有飞跨电容辅助桥臂的五电平高压并网逆变器 [J]. 魏米兰,曾翔君,汪航,谢静,龚德林. 电力系统自动化. 2018(07)
[5]基于简化SVPWM的Z源三电平逆变器中点电位控制方法 [J]. 王伟胜,陈阿莲,柴锦,邢相洋,张承慧. 电工技术学报. 2018(08)
[6]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)
[7]飞跨电容型多电平逆变器空间矢量与载波脉宽调制统一理论研究 [J]. 王超,何英杰,刘云峰,刘进军. 中国电机工程学报. 2016(15)
[8]模块化输入串联输出串联逆变器系统的控制策略 [J]. 方天治,朱恒伟,阮新波. 电工技术学报. 2015(20)
[9]直流电容电压自平衡的新型五电平NPC变流器空间矢量调制策略 [J]. 李宁,王跃,厉肃,姚为正,张建,刘刚,王兆安. 电工技术学报. 2015(06)
[10]三电平中点钳位变换器电容电压自平衡机理与均压控制策略 [J]. 石祥花,许津铭,谢少军. 电力系统自动化. 2014(07)
博士论文
[1]CHB多电平逆变器PWM优化及功率平衡控制技术的若干问题研究[D]. 叶满园.华东交通大学. 2019
[2]三相多电平变流器电压平衡、箝位策略与调制技术研究[D]. 王小峰.浙江大学. 2007
[3]基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究[D]. 陈宏.南京航空航天大学. 2003
硕士论文
[1]非对称混合五电平逆变器及其新调制策略研究[D]. 廖磊.重庆大学. 2018
本文编号：3551363
【文章来源】： 重庆理工大学重庆市
【文章页数】：79 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究工作的目的与意义
1.2 多电平逆变器研究概况
1.3 电容平衡控制研究现状
1.4 本文研究的主要内容及论文结构
2 多电平逆变器的拓扑与控制
2.1 引言
2.2 经典多电平逆变器的拓扑结构
2.3 多电平逆变器PWM控制
2.4 本章小结
3 PUC-5 式逆变器电容自平衡的设计
3.1 拓扑状态空间数学模型
3.2 辅助电源——电容自平衡控制策略研究
3.2.1 电容的自平衡
3.2.2 自平衡的系统模态分析
3.2.3 电容自平衡数学分析
3.3 电容自平衡控制策略
3.4 基于PUC-5 逆变电容自平衡系统仿真结果及分析
3.5 本章小结
4 电容自平衡的控制策略改进
4.1 单相PUC-5 逆变器数学模型
4.1.1 状态空间函数模型
4.1.2 PUC式逆变器滤波器连续域数学模型
4.1.3 LC滤波器Z域状态空间数学模型
4.2 重复控制
4.2.1 重复内膜原理
4.2.2 基于内膜的原型重复控制
4.2.3 改进型重复控制器结构
4.3 重复控制器性能分析
4.3.1 稳定性分析
4.3.2 收敛性速率分析
4.3.3 固有误差分析
4.4 复合控制
4.4.1 PID控制器
4.4.2 PID与重复控制器的复合策略
4.4.3 基于并联复合控制的PUC-5 逆变器仿真结果及分析
4.5 本章小结
5 PUC-5 多电平逆变器设计
5.1 PUC-5 多电平逆变器参数和系统结构
5.2 PUC-5 电平逆变器硬件电路
5.3 PUC-5 多电平逆变器软件设计
5.4 实验样机
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作和展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及其取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]单相逆变器双闭环控制策略对比研究 [J]. 靳小宁. 科技创新与应用. 2020(09)
[2]新型混沌粒子群算法的特定谐波消除控制技术 [J]. 欧阳盟盟,粟时平,冯骞,刘香银. 电力电子技术. 2019(09)
[3]基于VSG并网逆变器的模糊滑模控制策略研究 [J]. 魏久林,王奔,段瑞林,陈亚菲,张清明,张爽. 电工技术. 2019(15)
[4]具有飞跨电容辅助桥臂的五电平高压并网逆变器 [J]. 魏米兰,曾翔君,汪航,谢静,龚德林. 电力系统自动化. 2018(07)
[5]基于简化SVPWM的Z源三电平逆变器中点电位控制方法 [J]. 王伟胜,陈阿莲,柴锦,邢相洋,张承慧. 电工技术学报. 2018(08)
[6]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)
[7]飞跨电容型多电平逆变器空间矢量与载波脉宽调制统一理论研究 [J]. 王超,何英杰,刘云峰,刘进军. 中国电机工程学报. 2016(15)
[8]模块化输入串联输出串联逆变器系统的控制策略 [J]. 方天治,朱恒伟,阮新波. 电工技术学报. 2015(20)
[9]直流电容电压自平衡的新型五电平NPC变流器空间矢量调制策略 [J]. 李宁,王跃,厉肃,姚为正,张建,刘刚,王兆安. 电工技术学报. 2015(06)
[10]三电平中点钳位变换器电容电压自平衡机理与均压控制策略 [J]. 石祥花,许津铭,谢少军. 电力系统自动化. 2014(07)
博士论文
[1]CHB多电平逆变器PWM优化及功率平衡控制技术的若干问题研究[D]. 叶满园.华东交通大学. 2019
[2]三相多电平变流器电压平衡、箝位策略与调制技术研究[D]. 王小峰.浙江大学. 2007
[3]基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究[D]. 陈宏.南京航空航天大学. 2003
硕士论文
[1]非对称混合五电平逆变器及其新调制策略研究[D]. 廖磊.重庆大学. 2018
本文编号：3551363
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