带偏磁控制的精简矩阵变换器模型预测控制
发布时间：2021-09-19 20:21
随着电力电子技术的迅速发展,在能源紧缺的今天,电力电子变换器成为各种新能源发电及转换系统的核心装备。传统的变换器在前级常采用带储能大电容的二极管整流桥结构,这种变换器具有能量不能双向流动、前后级未隔离、谐波污染大等一系列问题,因此寻求一种能够解决上述问题且“绿色”的功率变换器在当今电力电子需求日益旺盛的时代具有十分重要的意义。精简矩阵变换器（Reduced Matrix Converter,RMC）是从间接矩阵变换器拓扑的基础上衍生出的一种新型功率变换器,具有优良的网侧性能、四象限运行能力、无储能大电容、功率密度高等优势,是一种具有巨大发展潜力的新型功率变换器。本文分析了RMC工作原理,推导了双极性协调型空间矢量调制策略占空比表达式,给出了双模式下协调策略示意图,同时分析了电网非正常工况下（电网幅值不平衡、电网跌落）对RMC系统性能的影响。研究了一种适用于RMC的模型预测控制方法,建立了 RMC系统数学模型并离散化获得预测值表达式,构建了开关状态表,建立了以输入瞬时无功功率以及输出电流误差为控制目标的品质函数,采样当前时刻变量瞬时值,对下一时刻的目标量进行预测值计算,选取最佳的开关状态...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 RMC整流器拓扑
1.2.2 RMC调制策略
1.2.3 模型预测控制
1.3 本文主要内容
2.RMC工作原理及协调调制策略
2.1 RMC拓扑结构
2.2 RMC协调调制策略
2.2.1 前级双极性调制策略
2.2.2 后级协调调制策略
2.3 电网非正常工况下的RMC系统分析
2.3.1 电网幅值不平衡
2.3.2 电网三相跌落
2.4 本章小结
3.带偏磁控制的RMC模型预测控制
3.1 模型预测控制原理
3.2 带偏磁控制的RMC模型预测控制
3.2.1 数学模型
3.2.2 开关状态
3.2.3 预测值计算
3.2.4 品质函数
3.2.5 偏磁控制
3.3 本章小结
4.系统设计与实现
4.1 系统实现方案
4.2 系统硬件电路设计
4.2.1 输入滤波器
4.2.2 采样调理电路
4.2.3 保护电路
4.2.4 驱动电路
4.2.5 双向功率开关选取
4.3 系统软件程序设计
4.3.1 主程序
4.3.2 中断程序
4.3.3 CPLD程序
4.4 本章小结
5.仿真与实验验证
5.1 RMC协调调制策略验证与分析
5.1.1 能量正向传输
5.1.2 能量回馈
5.2 RMC模型预测控制验证与分析
5.3 偏磁控制方案二下RMC模型预测控制动态跟踪实验验证与分析
5.4 电网非正常工况下RMC抗扰动能力实验验证与分析
5.4.1 电网突降
5.4.2 电网幅值不平衡
5.5 本章小结
6.全文总结及展望
致谢
参考文献
在校学习期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]高频链矩阵整流器的研究综述[J]. 王辉,孙梅迪,黄守道,高剑,李幸. 电网技术. 2017(03)
[2]基于罗氏线圈检测法的单相逆变器直流偏磁抑制[J]. 徐骁,杨仁刚,孙钦斐. 电气自动化. 2014(06)
[3]变压器直流偏磁对光伏并网逆变器的影响及抑制方法[J]. 王翔,郝瑞祥,王剑. 电工技术学报. 2013(12)
[4]基于新型两步换流的高频链矩阵整流器控制[J]. 龙美志,邓文浪,齐庭庭,李辉,郭有贵. 电力自动化设备. 2013(10)
[5]基于电流空间矢量预测控制的HFLMR研究[J]. 邓文浪,齐庭庭,李辉,龙美志,崔贵平,毛勇,郭有贵. 电力系统保护与控制. 2013(14)
[6]基于精简矩阵变换器的海上风电高压直流输电控制策略[J]. 邓文浪,龙美志,李辉,崔贵平,陈勇奇,蒋卫龙. 电力系统自动化. 2013(08)
[7]组合式三相逆变器输出变压器直流偏磁的抑制[J]. 桂永胜,张宇,王多平,张晓琳. 电气技术. 2012(05)
[8]PR控制在抑制逆变器输出变压器直流偏磁中的应用[J]. 张海钰,王正仕,陈辉明. 机电工程. 2011(08)
[9]基于广义预测的矩阵变换器电流环闭环控制[J]. 杨俊华,冯小峰,吴捷,张先亮. 电力自动化设备. 2010(09)
[10]一种改进型预测电流控制算法[J]. 于蓉蓉,魏学业,吴小进,覃庆努. 电工技术学报. 2010(07)
博士论文
[1]AC-DC矩阵变换器调制与控制策略的研究[D]. 刘晓.山东大学 2014
[2]冶金用大电流高频开关电源技术研究[D]. 丁士启.湖南大学 2012
硕士论文
[1]双级矩阵变换器驱动电动机预测控制研究[D]. 贾欢.西安理工大学 2017
[2]双级矩阵变换器的预测控制策略研究[D]. 齐庭庭.湘潭大学 2013
[3]基于精简矩阵变换器的海上风电高压直流输电控制策略研究[D]. 龙美志.湘潭大学 2013
本文编号：3402272
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 RMC整流器拓扑
1.2.2 RMC调制策略
1.2.3 模型预测控制
1.3 本文主要内容
2.RMC工作原理及协调调制策略
2.1 RMC拓扑结构
2.2 RMC协调调制策略
2.2.1 前级双极性调制策略
2.2.2 后级协调调制策略
2.3 电网非正常工况下的RMC系统分析
2.3.1 电网幅值不平衡
2.3.2 电网三相跌落
2.4 本章小结
3.带偏磁控制的RMC模型预测控制
3.1 模型预测控制原理
3.2 带偏磁控制的RMC模型预测控制
3.2.1 数学模型
3.2.2 开关状态
3.2.3 预测值计算
3.2.4 品质函数
3.2.5 偏磁控制
3.3 本章小结
4.系统设计与实现
4.1 系统实现方案
4.2 系统硬件电路设计
4.2.1 输入滤波器
4.2.2 采样调理电路
4.2.3 保护电路
4.2.4 驱动电路
4.2.5 双向功率开关选取
4.3 系统软件程序设计
4.3.1 主程序
4.3.2 中断程序
4.3.3 CPLD程序
4.4 本章小结
5.仿真与实验验证
5.1 RMC协调调制策略验证与分析
5.1.1 能量正向传输
5.1.2 能量回馈
5.2 RMC模型预测控制验证与分析
5.3 偏磁控制方案二下RMC模型预测控制动态跟踪实验验证与分析
5.4 电网非正常工况下RMC抗扰动能力实验验证与分析
5.4.1 电网突降
5.4.2 电网幅值不平衡
5.5 本章小结
6.全文总结及展望
致谢
参考文献
在校学习期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]高频链矩阵整流器的研究综述[J]. 王辉,孙梅迪,黄守道,高剑,李幸. 电网技术. 2017(03)
[2]基于罗氏线圈检测法的单相逆变器直流偏磁抑制[J]. 徐骁,杨仁刚,孙钦斐. 电气自动化. 2014(06)
[3]变压器直流偏磁对光伏并网逆变器的影响及抑制方法[J]. 王翔,郝瑞祥,王剑. 电工技术学报. 2013(12)
[4]基于新型两步换流的高频链矩阵整流器控制[J]. 龙美志,邓文浪,齐庭庭,李辉,郭有贵. 电力自动化设备. 2013(10)
[5]基于电流空间矢量预测控制的HFLMR研究[J]. 邓文浪,齐庭庭,李辉,龙美志,崔贵平,毛勇,郭有贵. 电力系统保护与控制. 2013(14)
[6]基于精简矩阵变换器的海上风电高压直流输电控制策略[J]. 邓文浪,龙美志,李辉,崔贵平,陈勇奇,蒋卫龙. 电力系统自动化. 2013(08)
[7]组合式三相逆变器输出变压器直流偏磁的抑制[J]. 桂永胜,张宇,王多平,张晓琳. 电气技术. 2012(05)
[8]PR控制在抑制逆变器输出变压器直流偏磁中的应用[J]. 张海钰,王正仕,陈辉明. 机电工程. 2011(08)
[9]基于广义预测的矩阵变换器电流环闭环控制[J]. 杨俊华,冯小峰,吴捷,张先亮. 电力自动化设备. 2010(09)
[10]一种改进型预测电流控制算法[J]. 于蓉蓉,魏学业,吴小进,覃庆努. 电工技术学报. 2010(07)
博士论文
[1]AC-DC矩阵变换器调制与控制策略的研究[D]. 刘晓.山东大学 2014
[2]冶金用大电流高频开关电源技术研究[D]. 丁士启.湖南大学 2012
硕士论文
[1]双级矩阵变换器驱动电动机预测控制研究[D]. 贾欢.西安理工大学 2017
[2]双级矩阵变换器的预测控制策略研究[D]. 齐庭庭.湘潭大学 2013
[3]基于精简矩阵变换器的海上风电高压直流输电控制策略研究[D]. 龙美志.湘潭大学 2013
本文编号：3402272
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