基于IGCT的大功率三电平PWM整流器控制技术的研究

发布时间：2018-08-06 16:49

【摘要】：本文针对基于IGCT的大功率三电平PWM整流器,通过理论分析、软件仿真、样机实验等研究方法,对其数学模型、控制策略、调制方式、谐波等理论问题等进行了深入的研究。同时针对实际工程中整流器的启动电流控制及其他实际问题提出了解决方案。论文推导了三相电压型PWM整流器的数学模型并以此为基础设计了电压定向的控制策略。首先建立了PWM整流器的数学模型,然后推导了dq轴系下其交流侧数学模型和瞬时功率平衡模型。根据上述模型设计了具有负载前馈的双闭环电压定向的控制系统,并通过仿真和实验验证其有效性。论文介绍了三电平PWM整流器的空间矢量调制技术。根据其调制原理推导了实用的算法。分析了其应用在PWM整流器上的优势。最后研究了空间矢量调制的PWM整流器交流输出端与电网中点的电压差的谐波与调制度、载波比的关系,为后文谐波电流的分析奠定了基础。论文分析了进线变压器短路阻抗与PWM整流器的关系。推导了在变压器短路阻抗一定的情况下,PWM整流器不同工作状态与空间矢量调制的调制度之间的关系,进而得到了PWM整流器不同工作状态与各次谐波电压的关系,然后通过短路阻抗计算得到PWM整流器不同工作状态下各次谐波电流的值,给出了谐波最优的进线电压设计方案。论文研究了基于IGCT的三电平PWM整流器在工程应用中所面临的各种问题一一给出了解决方案。其中包括空间矢量调制的补偿策略,PWM整流器的启动策略。通过分析实际控制系统产生的动态延迟产生的原因,给出了动态补偿的策略,并通过PSIM仿真和样机实验验证了这种补偿策略的有效性。
[Abstract]:In this paper, the mathematical model, control strategy, modulation mode, harmonic and other theoretical problems of high-power three-level PWM rectifier based on IGCT are studied by theoretical analysis, software simulation, prototype experiment and so on. At the same time, the starting current control and other practical problems of rectifier are solved. The mathematical model of three-phase voltage source PWM rectifier is derived and the voltage-oriented control strategy is designed. Firstly, the mathematical model of PWM rectifier is established, then the AC side mathematical model and instantaneous power balance model under dq shaft system are derived. According to the above model, a double closed loop voltage oriented control system with load feedforward is designed, and its effectiveness is verified by simulation and experiment. The space vector modulation technology of three-level PWM rectifier is introduced in this paper. A practical algorithm is derived according to its modulation principle. The advantages of its application in PWM rectifier are analyzed. Finally, the relationship between the voltage difference between the AC output of the space vector modulated PWM rectifier and the voltage difference and the carrier ratio is studied, which lays a foundation for the analysis of the harmonic current in the future. The relationship between short circuit impedance and PWM rectifier is analyzed in this paper. The relationship between the different working states of PWM rectifier and the modulation system of space vector modulation under the condition of transformer short circuit impedance is deduced, and the relationship between the different working states of PWM rectifier and the harmonic voltage is obtained. Then, the harmonic current of PWM rectifier under different working conditions is calculated by short-circuit impedance calculation, and the optimal design scheme of harmonic input voltage is given. In this paper, the problems of three-level PWM rectifier based on IGCT in engineering application are studied. The solutions are given one by one. It includes the compensation strategy of space vector modulation and the startup strategy of PWM rectifier. The dynamic compensation strategy is given by analyzing the causes of the dynamic delay generated by the actual control system, and the effectiveness of the compensation strategy is verified by PSIM simulation and prototype experiment.
【学位授予单位】：冶金自动化研究设计院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM461

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本文编号：2168348