三电平NPC整流器低开关频率技术研究

发布时间：2017-11-20 01:09

  本文关键词：三电平NPC整流器低开关频率技术研究

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【摘要】：绿色、节能、环保已成为当今时代的主题,中压大功率多电平整流器因其具有输出电流正弦、谐波含量低、能量可双向流动等优点而得到广泛应用。中压大功率系统中,器件的开关损耗不可忽视,因此需降低开关器件的开关频率以达到节能的目的,但随之会导致控制系统的性能下降。本文以二极管箝位型三电平整流器为研究对象,根据开关频率降低对控制系统的影响对其进行数学建模及新型电流调节器的设计和研究。对三电平整流器的数学模型进行研究,基于开关函数推导出三相静止坐标系a-b-c及两相旋转坐标系d-q下的常规数学模型,并利用复矢量分析法建立了低开关频率下的复矢量数学模型。传统PI及带前馈解耦的PI电流调节器解耦性不能满足开关频率降低时的要求,为实现解耦要求设计了复矢量电流调节器;基于现代控制理论及仿真对PI电流调节器与复矢量电流调节器的性能进行比较,证明了复矢量调节器在低开关频率下具有较好的解耦性、动稳态性、鲁棒性,然后对复矢量电流调节器在低开关频率下的控制性能进行了实验验证。为提高低开关频率下电流的动态性能,研究了一种模型预测控制(model predictive control,MPC)方法,将电流控制、中点电位控制及开关频率控制作为目标函数,利用滚动优化方式实现三电平整流器控制系统的最优控制;为减少循环滚动的次数,简化控制算法,利用参考矢量分解方法将三电平降阶为两电平。同时,为降低网侧电流的低次谐波以达到并网国家标准,采用MPC与滑动傅里叶(sliding discrete fourier transform,s DFT)相结合的控制方式,利用s DFT将提取的基波及各次谐波量与其他控制目标结合作为目标函数,再通过滚动优化后得到满足要求的控制性能,最终通过仿真及实验验证了控制方法的有效性。针对非理想电网情况,建立了电网不平衡下的三电平整流器数学模型,介绍了三种正、负序分离方法,研究了一种基于模型预测控制的电网不平衡控制方法,以网侧电流对称、中点电位平衡及开关频率降低为控制目标,经滚动优化实现非理想电网情况下的三电平整流器控制,通过仿真验证了该方法的有效性和可行性。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM461

【参考文献】

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本文编号：1205526