级联型电力电子变压器均压均流控制策略研究

发布时间：2017-08-10 07:46

  本文关键词：级联型电力电子变压器均压均流控制策略研究

  更多相关文章： 级联型电力电子变压器 单相d-q矢量控制 准比例谐振控制器 无电流传感器 电压平衡 功率平衡

【摘要】：电力变压器是输、配电系统中最重要的设备之一,直接影响着供电的可靠性和电能质量。传统变压器存在诸如可控性差、没有直流接口和储能能力等缺点,难以满足现代电力系统的需求。因此,本文研究了一种三级式ISOP(输入串联、输出并联)型电力电子变压器,通过采用一种改进的控制策略,克服了传统控制方案的一些缺点,达到了调节功率因数,改善电能质量,实现系统电压平衡和功率平衡的目的。分析了级联H桥整流器的基本原理,采用状态空间平均法在d-q坐标系下建立其交流小信号模型。对基于单相d-q矢量共同占空比控制策略进行闭环参数设计,并通过仿真实现了该控制方案。针对系统输入级传统控制策略存在的控制复杂、动态响应较慢的问题,设计了一种基于准比例谐振控制器的共同占空比控制策略,并为了改善系统输入电流畸变的问题,在电压闭环控制中引入了一个100Hz的陷波器。仿真结果表明,所设计的控制方案可以有效的改善系统输入级控制性能。同时针对两模块间电压不平衡的问题,设计了一种带均压环的三环控制策略。在传统移相控制方式下,详细分析了双有源桥(Dual Active Bridge,简称DAB)DC-DC变换器的工作过程,建立了DAB的交流小信号模型。针对DAB并联结构功率均衡问题,设计了一种功率均衡控制策略,通过在隔离级进行均压控制,整流级调节功率平衡,避免了对DAB结构中的高频电流分量的采样,实现了无电流传感器功率均衡控制,并通过仿真验证了该控制策略。仿真结果表明,在该控制策略下,系统实现了电压平衡与功率平衡,DAB输出电压中的二次谐波含量得到改善。搭建了ISOP型电力电子变压器的实验平台,完成了系统的软、硬件设计工作。对所设计的系统控制策略:输入级采用带100Hz陷波器的准PR控制器共同占空比控制策略,隔离级采用改进的无电流传感器间接功率平衡控制,进行了初步的实验验证。
【关键词】：级联型电力电子变压器 单相d-q矢量控制 准比例谐振控制器 无电流传感器 电压平衡 功率平衡
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题的背景和意义9-11
• 1.2 电力电子变压器国内外研究现状11-15
• 1.2.1 国外研究现状11-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 级联型PET结构的研究现状15-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第2章 ISOP型PET结构输入级研究18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 级联H桥整流器基本原理分析18-21
• 2.2.1 单相PWM整流器与调制策略18-20
• 2.2.2 级联H桥整流器调制技术分析20-21
• 2.3 级联H桥整流器建模与控制21-29
• 2.3.1 级联H桥整流器建模21-25
• 2.3.2 基于单相d-q矢量共同占空比控制策略25-26
• 2.3.3 闭环参数设计26-29
• 2.4 仿真分析29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 基于改进型控制策略的级联H桥研究31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 基于准比例谐振控制器的级联H桥控制策略31-36
• 3.2.1 PI控制器与PR控制器31-32
• 3.2.2 准PR控制器的分析32-33
• 3.2.3 基于准PR控制器的共同占空比控制33-34
• 3.2.4 仿真分析34-36
• 3.3 改进的准PR控制器共同占空比控制策略36-38
• 3.4 带均压环的准PR控制策略研究38-41
• 3.4.1 基于准PR控制器的均压控制策略38-39
• 3.4.2 电压均衡局限性分析39-40
• 3.4.3 仿真分析40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 ISOP型PET结构隔离级的研究42-56
• 4.1 引言42
• 4.2 双有源桥DC-DC变换器42-46
• 4.2.1 DAB基本工作原理分析42-45
• 4.2.2 DAB结构的数学模型45-46
• 4.3 DAB并联控制策略研究46-52
• 4.3.1 无电流传感器间接功率均衡控制47
• 4.3.2 闭环控制器设计47-49
• 4.3.3 仿真分析49-52
• 4.4 改进的无电流传感器间接功率均衡控制策略52-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 系统设计与实验56-65
• 5.1 引言56
• 5.2 系统功率电路参数设计56-58
• 5.2.1 输入级电路参数设计56-58
• 5.2.2 隔离级电路参数设计58
• 5.3 系统控制电路设计58-62
• 5.3.1 采样及信号调理电路设计58-60
• 5.3.2 DAB模块驱动电路设计60
• 5.3.3 软件部分设计60-62
• 5.4 实验结果与分析62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71

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本文编号：649501