三相逆变器定频有限集模型预测控制策略研究

发布时间：2020-12-03 19:03

　　三相逆变器具有结构简单、控制方便等优点,在当今的工业领域得到了广泛应用。而有限集模型预测控制在实际应用中存在着开关频率不固定的缺陷。但电力电子系统的谐波分布常常与开关频率密切相关,因此,变化的开关频率不但使得系统的电能质量变差,也使滤波器设计异常困难。本文通过控制三相逆变器以研究如何实现固定开关频率的有限集模型预测控制方法。首先,总结了现有的有限集模型预测控制研究成果,分析了其开关频率不固定的原因。对有限集模型预测控制的定频方法进行了大致的分类,并详细介绍了其基本原理,对比了它们的优缺点。其次,建立了研究对象三相逆变器的离散数学模型。提出了一种基于非线性优化的定频方法。这种方法通过考察均方根误差的最小值,得到各个矢量的作用时间并给到调制器,从而控制各桥臂开关实现定频,解决了输出电流无法精确跟踪参考值的问题。对比的仿真与实验结果验证了该方法的有效性,但是由于调制环节的引入该方法动态性能较差。再次,提出了一种基于虚拟空间矢量的定频方法。通过在线计算备选的虚拟空间矢量避免了遍历离线矢量表,加快了控制算法的运算速度。仿真与实验结果验证了该方法定频效果良好,而且谐波含量低,运算速度快,且克服了动... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

改进前本章定频方法的稳态响应波形

仿真的目的主要有两个方面，一是验证在2.3.2节中理论说明的算法的局限性，二是为了验证算法的定频效果和参数的选择对控制性能改进的影响。仿真波形如图2-7、图2-8、图2-9和图2-10所示。(a) 输出电流波形(b) A 相输出电流谐波分布图 2-7 改进前本章定频方法的稳态响应波形从图2-7a可以看出，输出电流在电流输出较小时能够准确跟踪参考电流值，随着参考电流逐渐增大，在该条件下输出电流值会逐渐超过参考电流值，造成控制精度损失。这与2.3.2节中的理论分析一致。但是另一方面，从图2-7b中可以看出，输出电流的高频谐波集中在了开关频率和其倍频附近，即实现了开关频率固定的效果。图2-8是将开关频率增大后的输出电流波形和 A 相输出电流谐波分布波形。可以看出，当开关频率从 24kHz 提高到 36kHz 后，THD 含量显著降低

仿真的目的主要有两个方面，一是验证在2.3.2节中理论说明的算法的局限性，二是为了验证算法的定频效果和参数的选择对控制性能改进的影响。仿真波形如图2-7、图2-8、图2-9和图2-10所示。(a) 输出电流波形(b) A 相输出电流谐波分布图 2-7 改进前本章定频方法的稳态响应波形从图2-7a可以看出，输出电流在电流输出较小时能够准确跟踪参考电流值，随着参考电流逐渐增大，在该条件下输出电流值会逐渐超过参考电流值，造成控制精度损失。这与2.3.2节中的理论分析一致。但是另一方面，从图2-7b中可以看出，输出电流的高频谐波集中在了开关频率和其倍频附近，即实现了开关频率固定的效果。图2-8是将开关频率增大后的输出电流波形和 A 相输出电流谐波分布波形。可以看出，当开关频率从 24kHz 提高到 36kHz 后，THD 含量显著降低

【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于车载充电器的双向DC-DC变换器综述[J]. 蒋超,杜贵平.  电源学报. 2019(04)
[2]有限集模型预测控制在电力电子系统中的研究现状和发展趋势[J]. 柳志飞,杜贵平,杜发达.  电工技术学报. 2017(22)
[3]三电平变换器SVPWM算法综述[J]. 于月森,姜小艳,符晓,夏帅,伍小杰.  变频器世界. 2009(09)
[4]60°坐标系下三电平逆变器SVPWM方法的研究[J]. 赵辉,李瑞,王红君,岳有军.  中国电机工程学报. 2008(24)

硕士论文
[1]求解非线性规划问题的原始对偶内点算法[D]. 张慧.吉林大学 2017
[2]非线性约束规划的若干算法研究[D]. 周晓冬.西安建筑科技大学 2009



本文编号：2896495