能量回馈型三相交流电子负载控制系统研究

发布时间：2020-04-03 09:24

【摘要】：各种电源装置(UPS(不间断电源)、交直流电源、车载电源)在出厂时都要进行严格的老化实验和相关的动态、稳态带载实验,传统的电源测试设备是采用无源器件连接而成,如电阻丝、电感、电容等,存在着能耗高、体积大、负载特性模拟不灵活、模拟精度不高等缺点。能量回馈型电力电子负载可以解决以上缺点,并且它符合当今社会提倡的可持续发展理念,从而得到各国学者的关注与研究。本文主要以能量回馈型三相交流电子负载为研究对象,其前级负载模拟变换器灵活的模拟纯阻性负载、感性负载、容性负载以及非线性负载;后级并网变换器无污染的回馈能量;从而可以解决传统测试所存在的缺点。本文分析了电子负载装置(Power Electronic Load,简称PEL)的工作原理与常见的拓扑结构,建立了三相PEL在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下的数学模型。针对PI控制器与重复控制器之间存在控制耦合,在动态过程中使得电子负载电流发生畸变,提出了一种改进型的PI+重复控制,该方法利用零相位跟踪控制(Zero Phase Error Tracking Control,ZPETC)使得输入到输出的传递函数为1,充分保证控制系统的快速性为抑制控制耦合提供结构基础,然后对重复控制器的指令信号进行“动态延迟”处理,在动态过程中能够实现对误差的重新分配,减小重复控制器接受的误差峰值,从而抑制控制耦合,减小了电流的总谐波畸变率。并且针对传统的非线性负载模拟指令存在体积大、特性模拟不灵活、计算繁琐、准确度不高等问题,提出了一种数字化实现的方法,该方法是依据三相不控整流桥输入电压瞬时值与直流侧电压的数学关系以及二极管的导通条件,得到七个工作阶段的判定条件,再利用后向差分法分别求出七个工作阶段的电路微分方程,得到指令电流信号。采用Matlab/Simulink建立了系统的仿真模型,仿真结果验证了算法的有效性和正确性。搭建了三相PEL实验平台,并在实验平台上进行实验验证,分别采用传统的PI+重复控制和改进型PI+重复控制进行系统动态实验和稳态实验,并对实验结果和数据进行分析,并得出结论。
【图文】：

TLAB2010a 对前级负载模拟变换器系统进行仿真。.1 仿真模型的建立前级负载模拟变换器系统仿真参数如下表所示：表 3-2 负载模拟变换器相关参数Table 3-2 Load Analog Converter Related Parameters电网相电压Rnv 220V 电网频率 f 50Hz额定功率 P 30KW 开关频率 10kHz滤波电感f1L2.5mH线路等效电阻f2R0.05 在仿真时我们需要建立滤波电感、三相对称电网、线路等效电阻、三相半桥桥等主电路模块；还需建立 SVPWM 模块、锁相环模块、改进型 PI+重复控制器模等系统控制模块。其仿真框图如图 3-10 所示。

第三章 负载模拟变换器控制器的设计将对改进型算法与传统算法的仿真波形进行对比，其主要包括：法负载模拟精度的对比、动态时两种控制方法的仿真波形对比以算法的验证。先验证 PI+重复控制存在控制耦合现象。图 3-11 为前级变换器在I+重复控制的仿真波形。从图 3-11 可以看出，在负载切换时，，P器之间存在控制耦合现象，使前级变换器输入电流发生畸变，而变的程度不一样。从仿真波形可以看出 a 相电流误差突变量最大峰值处，因此 a 相畸变最严重；b 相和 c 相的突变相对较小，因
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN86

【参考文献】

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本文编号：2613190