单相馈能型电子负载的控制方式及其并网滤波器的研究

发布时间：2017-08-21 07:32

  本文关键词：单相馈能型电子负载的控制方式及其并网滤波器的研究

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【摘要】：随着电力电子技术的发展,很多电源诸如UPS、EPS等出厂都要经过严格的性能测试和老化实验,这就需要进行带载实验,而传统的负载形式大都是电阻、电容、电感等能耗型器件构成的,这些负载方式存在调节不方便,发热量大,而且会造成很大的能量浪费等缺点。于是由电力电子开关器件构成的电子负载应运而生,电子负载使用起来灵活、方便、能耗低,并且可以模拟任意性质的负载,完全满足实验的需要。能馈行电子负载则可以在满足实验需要的同时将实验的电能高效的反馈给电网。本文主要是对单相能馈型交流电子负载的研究。其中介绍了国内外电子负载的发展现状以及主要拓扑结构,简单的说明了一下常用的控制方式,包括前级整流部分以及后级逆变并网部分的控制方式。又对PWM整流器做了详细的介绍,分析了其能够在四象限运行和可以模拟任意负载的原理,并介绍了各种滤波器的工作原理。本文首先提出和确定了两级式能馈型交流电子负载的主电路拓扑,对其主要元件参数进行了计算,并设计了本系统所采用的驱动电路、采样电路和调理电路。然后分析和比较了间接电流控制和直接电流控制,提出在负载模拟侧采用PWM整流器的滞环控制方法。随后又对单极性调制和双极性调制做了分析,得出采用双极性调制的结论。接着又设计了其模拟各种负载形式时的指令电流的算法,并进行了仿真验证。针对并网逆变侧,首先对LCL并网滤波器进行了分析与研究,对其元件参数进行计算,然后比较分析了各种不同LCL型滤波器的阻尼方法,提出采用有源阻尼法中的带有电容电流反馈的有源阻尼方式。接着对LCL型并网逆变器的控制策略进行了研究和设计,提出了采用比例谐振(PR)控制的控制策略,并对其进行改进,得到了一种电流的准比例谐振控制方式,并对其参数进行了分析和设计。最后本文分别对负载模拟侧和并网逆变侧进行了MATLAB仿真并进行了实验,通过仿真和实验结果得出本文所提出的方案的正确性和有效性。
【关键词】：能量回馈 交流电子负载 滞环控制 LCL滤波 比例谐振控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TN713
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题背景及研究意义11-12
• 1.2 电子负载概述12
• 1.3 交流电子负载的研究现状12-15
• 1.3.1 主电路拓扑发展现状12-14
• 1.3.2 控制策略发展现状14-15
• 1.4 LCL型滤波器的引入15-17
• 1.4.1 滤波器的基本类型及选用15-16
• 1.4.2 LCL滤波器引入的控制问题16
• 1.4.3 LCL型并网逆变器的控制策略16-17
• 1.5 课题的主要目标及内容安排17-19
• 1.5.1 主要目标17-18
• 1.5.2 主要研究内容与安排18-19
• 第二章 能馈型交流电子负载的基本原理19-30
• 2.1 PWM整流器介绍19-23
• 2.1.1 PWM整流器运行于四象限的分析20-22
• 2.1.2 PWM整流器的拓扑结构22-23
• 2.2 PWM整流器的电流控制方式23-25
• 2.2.1 间接电流控制23-24
• 2.2.2 直接电流控制24-25
• 2.3 单相能馈式交流电子负载的工作原理25-27
• 2.3.1 负载模拟侧26
• 2.3.2 能量回馈侧26-27
• 2.4 滤波器的选用27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 能馈型交流电子负载的结构设计与分析30-41
• 3.1 单相能馈型交流电子负载的结构设计30-31
• 3.2 主要元件参数的选择31-38
• 3.2.1 交流侧电感的设计31-35
• 3.2.2 直流母线侧电容的设计35-38
• 3.3 系统驱动电路以及调理电路38-40
• 3.3.1 驱动电路设计38
• 3.3.2 采样电路的设计38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 负载模拟侧控制方式的研究与分析41-53
• 4.1 PWM整流器的滞环控制分析41-47
• 4.1.1 采用单极性调制的滞环控制41-44
• 4.1.2 采用双极性调制的滞环控制44-46
• 4.1.3 单极性调制和双极性调制的比较46-47
• 4.2 指令信号的产生47-51
• 4.2.1 线性负载指令电流的算法47-48
• 4.2.2 非线性负载指令电流的算法48-50
• 4.2.3 算法验证50-51
• 4.3 负载模拟部分控制方式的设计51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 LCL型滤波器及其并网逆变器控制方式的研究53-74
• 5.1 LCL并网滤波器的参数分析53-56
• 5.1.1 LCL型并网滤波器设计的约束条件53
• 5.1.2 LCL型滤波器的参数设计53-56
• 5.2 LCL型滤波器谐振峰的阻尼方法56-64
• 5.2.1 LCL型滤波器的无源阻尼法56-60
• 5.2.2 LCL型滤波器的有源阻尼法60-63
• 5.2.3 电容电流反馈的有源阻尼方式阻尼内环参数设计63-64
• 5.3 基于P、PI调节器的双环控制策略64-65
• 5.4 基于PR控制（比例谐振控制）的并网逆变器控制策略的研究65-68
• 5.5 电流准比例谐振（PR）控制68-71
• 5.5.1 准比例谐振控制器的提出68-69
• 5.5.2 准比例谐振控制器的分析与参数设计69-71
• 5.6 LCL型并网逆变器准PR控制设计71-73
• 5.7 本章小结73-74
• 第六章 仿真与实验结果分析74-82
• 6.1 负载模拟侧PWM整流电路的仿真与分析74-76
• 6.2 能量回馈侧PWM逆变电路的仿真与分析76-78
• 6.2.1 基于滞环电流控制的并网逆变器的仿真76-77
• 6.2.2 基于准PR控制的并网逆变器的仿真77-78
• 6.3 实验结果分析78-79
• 6.4 实验结果分析79-81
• 6.5 本章小结81-82
• 第七章 总结与展望82-84
• 7.1 论文工作总结82-83
• 7.2 展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-89
• 攻硕期间取得的研究成果89-90

【参考文献】

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1 刘尚伟;单相LCL逆变器并网技术研究[D];华中科技大学;2011年

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本文编号：711621