基于双级矩阵变换器的起动/发电系统起动控制策略研究

发布时间：2021-05-15 04:22

　　起动/发电系统实现了发电机与起动机的统一,引起了人们的广泛关注。双级矩阵变换器（TSMC）作为一种新型的交-交变换器,具有结构紧凑、输入功率因数可调、能量可双向流动等优点。将双级矩阵变换器应用于交流起动/发电系统,可提高系统的功率密度及可靠性,使其成为起动/发电系统的一个重要研究内容。本文首先阐述了基于双级矩阵变换器的起动/发电系统（TSMC-S/G系统）的工作原理,包括双级矩阵变换器和混合励磁同步电机的基本原理,并利用Matlab/Simulink软件建立了系统的仿真模型;然后,对系统的起动控制策略进行研究,采用空间矢量控制策略实现起动。由于TSMC直流母线没有储能元件,为了抑制母线电压波动给系统带来的影响,设计了合适的重复控制器;针对系统起动工作时若电机功率因数角大于30°而引起的安全换流问题,分析了扇区中不同开关状态下的电流流通路径,提出了一种确保系统中电流始终存在流通回路的安全换流调制策略;针对TSMC-S/G系统起动和发电拓扑不同的问题,分析了切换过程中系统各部件的运行状态,给出了可行的起动/发电切换方案。最后,搭建了一套TSMC-S/G系统的实验平台,介绍了系统的软硬件设计... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
第一章 绪论
    1.1 起动/发电系统的研究现状
    1.2 双级矩阵变换器的研究现状
    1.3 本文研究意义和主要内容
        1.3.1 本文的研究意义
        1.3.2 本文的主要内容
第二章 TSMC-S/G系统的基本原理
    2.1 引言
    2.2 双级矩阵变换器的基本原理
        2.2.1 双向开关的构成
        2.2.2 基本拓扑与原理
    2.3 混合励磁同步电机的基本原理
        2.3.1 坐标变换
        2.3.2 dq坐标系下的电机数学模型
    2.4 TSMC-S/G系统的工作原理
    2.5 TSMC-S/G系统的MATLAB建模
    2.6 本章小结
第三章 TSMC-S/G系统的起动控制策略研究
    3.1 引言
    3.2 TSMC的调制策略
    3.3 TSMC-S/G系统的基本起动控制策略
    3.4 基于重复控制的起动控制策略
        3.4.1 谐波分析
        3.4.2 重复控制器设计
    3.5 TSMC-S/G系统起动的仿真与实验分析
        3.5.1 仿真分析
        3.5.2 实验分析
    3.6 本章小结
第四章 TSMC-S/G系统起动的安全换流问题研究
    4.1 引言
    4.2 安全换流问题的起因
    4.3 TSMC的安全换流调制策略
        4.3.1 后级调制策略
        4.3.2 后级换流策略
        4.3.3 前级调制策略
        4.3.4 前级换流策略
        4.3.5 调制策略小结
    4.4 TSMC-S/G系统安全换流策略的仿真与实验分析
        4.4.1 仿真分析
        4.4.2 实验分析
    4.5 本章小结
第五章 TSMC-S/G系统的起动/发电切换策略研究
    5.1 引言
    5.2 起动/发电切换方案分析
    5.3 切换过程中TSMC的工作状态分析
    5.4 TSMC-S/G系统切换的仿真与实验分析
        5.4.1 仿真分析
        5.4.2 实验分析
    5.5 本章小结
第六章 TSMC-S/G系统的软硬件设计
    6.1 引言
    6.2 系统硬件电路设计
        6.2.1 主功率电路设计
        6.2.2 驱动电路设计
        6.2.3 采样调理电路设计
        6.2.4 控制电路设计
    6.3 系统控制软件设计
        6.3.1 DSP软件设计
        6.3.2 CPLD软件设计
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 本文的主要工作
    7.2 存在问题及进一步工作
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种具有频率变化适应性的并网逆变器改进型重复控制方法[J]. 陈东,张军明,钱照明.  电工技术学报. 2014(06)
[2]TSMC-S/G系统起动时TSMC的调制策略[J]. 刘晓宇,周波,梁莹,秦显慧,黄海涛.  电工技术学报. 2014(03)
[3]基于双级矩阵变换器的直驱永磁同步风力发电系统有功功率平滑优化控制[J]. 邓文浪,崔贵平,袁婷,龙美志,邵国安,胡毕华,蒋卫龙.  电网技术. 2013(12)
[4]一种两级式起动/发电电源系统的起动方式研究[J]. 徐瑜,宁银行,刘闯.  中国电机工程学报. 2013(27)
[5]适用于双级矩阵变换器的空间矢量过调制策略[J]. 宋卫章,钟彦儒,魏西平,孙向东.  电工技术学报. 2012(09)
[6]一种新型绕组开路型永磁电机起动/发电系统[J]. 魏佳丹,周波,韩楚,邓清唐,史明明,刘颖.  中国电机工程学报. 2011(36)
[7]基于双级矩阵变换器的永磁同步电机矢量控制[J]. 刘见,粟梅,孙尧,周峰.  电力电子技术. 2010(11)
[8]具有高电压传输比且能抵御非正常输入的Z-源双级矩阵变换器[J]. 宋卫章,钟彦儒,孙向东.  中国电机工程学报. 2010(24)
[9]一种抑制永磁同步电机转速脉动的方法[J]. 储剑波,胡育文,黄文新,杨建飞.  电工技术学报. 2009(12)
[10]采用改进重复控制的大功率电力电子负载[J]. 王成智,邹旭东,许赟,邹云屏,张允,陈伟,佘煦,李芬.  中国电机工程学报. 2009(12)

博士论文
[1]新型混合励磁同步电机特性研究[D]. 张卓然.南京航空航天大学 2009
[2]双级矩阵变换器及其控制策略研究[D]. 邓文浪.中南大学 2007



本文编号：3186939