逆变器滑模控制策略研究

发布时间：2017-09-23 16:40

  本文关键词：逆变器滑模控制策略研究

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【摘要】：近年来,随着通信技术、信息技术和电力系统的迅速发展,电压源型逆变器作为一种干净、稳定的电源,在社会各行各业得到越来越广泛的应用,人们对逆变器输出电能质量的要求也越来越高。因此,在主电路拓扑相同的情况下,控制方法显得尤为重要。来为了提高逆变器输出电压电流的波形质量,广大学者迫切需要提出更为先进的控制方法。滑模控制是一种非线性控制方法,可以保证系统在参数不确定的情况下获得稳定性与鲁棒性,且相比于其他非线性控制方法更易于实现。由于功率开关器件的特点,逆变器本质上属于变结构系统。因此滑模控制非常适合逆变器的控制。论文总结归纳了逆变器的传统控制方法的基本原理及其优缺点,滑模控制的发展现状以及其在电力电子变换领域的应用成果。并就逆变器的滑模控制技术做了深入的研究分析,对于一般的三相电压源型逆变器进行了滑模控制器的设计。针对控制系统存在的问题,提出了改进的滑模控制策略,其控制效果较好。最后对逆变器分数阶滑模控制的最新理论进行了研究。首先,论文给出了三相全桥逆变器的基本拓扑结构。分析并建立了逆变器输出侧的数学系统模型,并根据坐标变换导出了两相旋转坐标系下的数学模型,简化控制器设计。针对逆变器系统的强耦合,运用逆系统方法对原系统进行解耦,对解耦后的系统进行滑模变结构控制器的设计,进一步简化控制器设计过程。其次,论文分析了三相全桥逆变器滑模控制器的设计。阐述了终端滑模控制理论。针对逆变器解耦后的系统设计了非奇异终端滑模控制器。为了消除外部干扰对于系统及其控制抖振的影响,将状态观测器加入系统之中用来抵消外扰的不良影响。基于自抗扰理论,观测器选用扩张状态观测器,其对于外扰具有白适应性,设计更为方便。论文详细分析了逆变器系统的扩张状态观测器的设计方法,并结合滑模控制验证了该方法的有效性。最后,结合现代控制理论的最新发展,分析研究了分数阶滑模控制在逆变器控制中的运用。对于逆变器分数阶滑模控制器,分别探讨设计了分数阶趋近律与分数阶滑模面的设计,并对它们的稳定性给出了证明。分数阶滑模相比于一般滑模具有更多可调参数,更为精确的输出,使得滑模控制输出更为平滑,动态响应更好。仿真结果验证设计方法的有效性。
【关键词】：逆变器 滑模控制 状态观测器 逆系统 分数阶微分
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 逆变器控制的研究现状10-16
• 1.2.1 逆变器传统控制技术概述10-14
• 1.2.2 滑模控制技术发展及现状14-16
• 1.2.3 逆变器滑模控制技术应用现状16
• 1.3 本论文选题意义及主要研究内容16-18
• 2 滑模控制基本理论18-28
• 2.1 滑模控制的基本原理18-20
• 2.1.1 滑模控制的概念描述18-19
• 2.1.2 滑模控制的基本要素19-20
• 2.2 滑模控制的一般设计方法20-23
• 2.2.1 切换函数的设计20-21
• 2.2.2 滑模控制律的设计21-23
• 2.3 滑模控制的优缺点23-26
• 2.3.1 滑模控制的主要优点23-24
• 2.3.2 滑模控制存在的问题24-26
• 2.4 滑模控制新发展及其应用26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 电压源型逆变器基本数学模型及PWM控制技术28-36
• 3.1 三相全桥逆变器基本结构及数学模型29-30
• 3.2 PWM控制技术30-35
• 3.2.1 PWM控制概述30-31
• 3.2.2 PWM调制法31-32
• 3.2.3 PWM跟踪控制技术32-34
• 3.2.4 PWM控制技术的选择34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 三相全桥逆变器终端滑模控制器设计36-52
• 4.1 三相逆变器系统的简化系统数学模型36-38
• 4.1.1 逆系统方法基本原理36-37
• 4.1.2 三相逆变器系统的解耦化37-38
• 4.2 基于ESO的逆变器滑模控制器设计38-50
• 4.2.1 ESO基本原理38-39
• 4.2.2 逆变器ESO设计39-40
• 4.2.3 逆变器滑模控制器设计40-43
• 4.2.4 仿真结果与分析43-50
• 4.3 本章小结50-52
• 5 逆变器分数阶滑模控制器设计52-64
• 5.1 分数阶微积分概述52-55
• 5.1.1 分数阶微积分基本原理53-54
• 5.1.2 分数阶微积分的实现54-55
• 5.2 逆变器分数阶滑模控制器设计55-58
• 5.2.1 趋近律与滑模面设计55-56
• 5.2.2 滑模变结构控制律设计56-58
• 5.3 仿真结果与分析58-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 总结与展望64-66
• 6.1 本文工作总结64
• 6.2 展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-72
• 攻读学位期间发表的学术论文目录72-73

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本文编号：906356