谐波电压条件下三相电压型PWM变换器的模型预测控制研究
发布时间：2022-06-02 20:56
近年来清洁能源得到了大力的发展,脉宽调制（pulse-width modulation,PWM）变换器是新能源发电系统的重要组成部分,PWM变换器的控制对新能源发电系统的整体性能具有重要影响。研究谐波电网电压条件下PWM变换器的谐波电流抑制策略,对提高新能源发电的电能质量有着至关重要的作用。传统矢量控制虽然能够抑制谐波电流,但是受到控制性能的约束,不能够有效降低PWM变换器的开关频率。模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）是近年来兴起的一种新型控制策略。目前,大量研究文献表明MPC具有良好的控制性能。其可以同时考虑多个控制目标,并且将一些非线性约束目标纳入考虑范围。如果把PWM变换器的开关频率考虑进目标函数,能够显著降低开关管的开关损耗。因此,本文对谐波电网电压条件下PWM变换器的MPC展开了深入的研究。首先,介绍了三相电压型PWM变换器的工作原理,建立了适用于谐波电网电压条件下的PWM变换器的数学模型。在此基础上,对传统矢量控制策略的工作原理和实现方法进行了介绍,并利用矢量控制实现对网侧谐波电流的抑制。其次,分析了模型预测控制的工作原理和实现方法。建...
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题的研究背景及其意义
1.2 PWM变换器控制技术研究现状
1.3 模型预测控制研究现状
1.4 谐波电网电压下PWM变换器控制策略研究现状
1.5 本文主要研究内容
2 谐波电压下PWM变换器数学模型及其矢量控制
2.1 三相电压型PWM变换器工作原理
2.2 三相电压型PWM变换器数学模型
2.2.1 三相静止abc坐标系下的数学模型
2.2.2 两相静止αβ坐标系下的数学模型
2.2.3 两相旋转dq坐标系下的数学模型
2.3 三相电压型PWM变换器的矢量控制
2.3.1 瞬时功率理论
2.3.2 电网电压定向的矢量控制策略
2.3.3 三相电压型PWM变换器矢量控制仿真
2.4 本章小结
3 谐波电压下PWM变换器模型预测控制
3.1 MPC工作原理
3.2 单电压矢量MPC
3.2.1 单矢量MPC原理
3.2.2 延时补偿控制
3.3 三电压矢量MPC
3.3.1 三矢量MPC原理
3.3.2 电压矢量作用时间计算
3.3.3 谐波电压下三矢量MPC策略
3.3.4 矢量作用时间分配
3.4 仿真验证
3.4.1 三电压矢量MPC仿真
3.4.2 对比仿真研究
3.5 本章小结
4 谐波电压下PWM变换器模型预测控制实验研究
4.1 实验平台搭建
4.1.1 实验平台硬件
4.1.2 实验系统软件
4.2 实验对比分析
4.3 本章小结
5 总结与展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士学位期间申请的专利目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]谐波电压下并网逆变器的无锁相环直接功率控制[J]. 年珩,李龙奇,程鹏. 中国电机工程学报. 2017(11)
[2]单相PWM整流器模型预测电流控制算法[J]. 邓知先,宋文胜,曹梦华. 中国电机工程学报. 2016(11)
[3]基于有限控制集模型预测的逆变器控制算法[J]. 杨苹,袁昊哲,许志荣,李继侠. 可再生能源. 2015(04)
[4]不平衡电网下脉宽调制整流器模型预测直接功率控制[J]. 张永昌,曲昌琦. 电力系统自动化. 2015(04)
[5]电压型PWM整流器模型预测直接功率控制[J]. 罗德荣,姬小豪,黄晟,廖武. 电网技术. 2014(11)
[6]永磁同步电机高效非线性模型预测控制[J]. 孔小兵,刘向杰. 自动化学报. 2014(09)
[7]模型预测控制三相并网变换器的研究[J]. 韩金刚,杨腾飞,史宇,汤天浩. 电工电能新技术. 2014(08)
[8]三相电压型PWM整流器有限开关序列模型预测电流控制[J]. 王从刚,何凤有,曹晓冬. 电工技术学报. 2013(12)
[9]三相PWM变换器矢量控制与直接功率控制研究[J]. 谈立,阮毅,赵梅花,葛凯. 电力电子技术. 2013(12)
[10]永磁同步电机改进电流预测控制[J]. 王伟华,肖曦,丁有爽. 电工技术学报. 2013(03)
博士论文
[1]电压源型PWM变换器控制与应用[D]. 何金平.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]三相PWM变换器直接功率控制[D]. 祁明艳.河南师范大学 2017
[2]三电平变换器模型预测控制研究[D]. 彭玉宾.北方工业大学 2016
[3]三相PWM变换器设计及其稳定性研究[D]. 刘云.华北电力大学(北京) 2016
[4]电网谐波电压下并网逆变器控制策略研究[D]. 李雪.合肥工业大学 2015
[5]基于模型预测控制的永磁同步电机控制研究[D]. 魏香龙.北方工业大学 2014
[6]基于DSP的三相电压型PWM整流器的设计和研究[D]. 李伟龙.华南理工大学 2014
[7]三相电压型PWM整流器的研究与设计[D]. 孙成景.安徽大学 2014
[8]PWM整流器模型预测控制研究[D]. 邢高兴.哈尔滨工业大学 2013
[9]光伏并网逆变器谐波抑制技术研究[D]. 朱淇凉.中南大学 2013
[10]三相电压型PWM整流器控制[D]. 万鹏.华中科技大学 2013
本文编号：3653076
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题的研究背景及其意义
1.2 PWM变换器控制技术研究现状
1.3 模型预测控制研究现状
1.4 谐波电网电压下PWM变换器控制策略研究现状
1.5 本文主要研究内容
2 谐波电压下PWM变换器数学模型及其矢量控制
2.1 三相电压型PWM变换器工作原理
2.2 三相电压型PWM变换器数学模型
2.2.1 三相静止abc坐标系下的数学模型
2.2.2 两相静止αβ坐标系下的数学模型
2.2.3 两相旋转dq坐标系下的数学模型
2.3 三相电压型PWM变换器的矢量控制
2.3.1 瞬时功率理论
2.3.2 电网电压定向的矢量控制策略
2.3.3 三相电压型PWM变换器矢量控制仿真
2.4 本章小结
3 谐波电压下PWM变换器模型预测控制
3.1 MPC工作原理
3.2 单电压矢量MPC
3.2.1 单矢量MPC原理
3.2.2 延时补偿控制
3.3 三电压矢量MPC
3.3.1 三矢量MPC原理
3.3.2 电压矢量作用时间计算
3.3.3 谐波电压下三矢量MPC策略
3.3.4 矢量作用时间分配
3.4 仿真验证
3.4.1 三电压矢量MPC仿真
3.4.2 对比仿真研究
3.5 本章小结
4 谐波电压下PWM变换器模型预测控制实验研究
4.1 实验平台搭建
4.1.1 实验平台硬件
4.1.2 实验系统软件
4.2 实验对比分析
4.3 本章小结
5 总结与展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士学位期间申请的专利目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]谐波电压下并网逆变器的无锁相环直接功率控制[J]. 年珩,李龙奇,程鹏. 中国电机工程学报. 2017(11)
[2]单相PWM整流器模型预测电流控制算法[J]. 邓知先,宋文胜,曹梦华. 中国电机工程学报. 2016(11)
[3]基于有限控制集模型预测的逆变器控制算法[J]. 杨苹,袁昊哲,许志荣,李继侠. 可再生能源. 2015(04)
[4]不平衡电网下脉宽调制整流器模型预测直接功率控制[J]. 张永昌,曲昌琦. 电力系统自动化. 2015(04)
[5]电压型PWM整流器模型预测直接功率控制[J]. 罗德荣,姬小豪,黄晟,廖武. 电网技术. 2014(11)
[6]永磁同步电机高效非线性模型预测控制[J]. 孔小兵,刘向杰. 自动化学报. 2014(09)
[7]模型预测控制三相并网变换器的研究[J]. 韩金刚,杨腾飞,史宇,汤天浩. 电工电能新技术. 2014(08)
[8]三相电压型PWM整流器有限开关序列模型预测电流控制[J]. 王从刚,何凤有,曹晓冬. 电工技术学报. 2013(12)
[9]三相PWM变换器矢量控制与直接功率控制研究[J]. 谈立,阮毅,赵梅花,葛凯. 电力电子技术. 2013(12)
[10]永磁同步电机改进电流预测控制[J]. 王伟华,肖曦,丁有爽. 电工技术学报. 2013(03)
博士论文
[1]电压源型PWM变换器控制与应用[D]. 何金平.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]三相PWM变换器直接功率控制[D]. 祁明艳.河南师范大学 2017
[2]三电平变换器模型预测控制研究[D]. 彭玉宾.北方工业大学 2016
[3]三相PWM变换器设计及其稳定性研究[D]. 刘云.华北电力大学(北京) 2016
[4]电网谐波电压下并网逆变器控制策略研究[D]. 李雪.合肥工业大学 2015
[5]基于模型预测控制的永磁同步电机控制研究[D]. 魏香龙.北方工业大学 2014
[6]基于DSP的三相电压型PWM整流器的设计和研究[D]. 李伟龙.华南理工大学 2014
[7]三相电压型PWM整流器的研究与设计[D]. 孙成景.安徽大学 2014
[8]PWM整流器模型预测控制研究[D]. 邢高兴.哈尔滨工业大学 2013
[9]光伏并网逆变器谐波抑制技术研究[D]. 朱淇凉.中南大学 2013
[10]三相电压型PWM整流器控制[D]. 万鹏.华中科技大学 2013
本文编号：3653076
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