基于三电平变流器SVPWM简化算法的中点电压控制及并网策略研究

发布时间：2017-09-06 21:20

  本文关键词：基于三电平变流器SVPWM简化算法的中点电压控制及并网策略研究

  更多相关文章： 三电平变流器 SVPWM简化算法 中点平衡 锁相技术 电流控制

【摘要】：随着全球能源危机和环境污染的日益严重,新能源的开发和利用受到世界各国的普遍关注。变流器作为电能转换的核心,为新能源发电的高效和高性能发挥着重要作用,研究其结构与控制方法对于提高系统发电效率与稳定性、降低成本具有极其重要的意义。三电平变流器因其输出电压与电流波形畸变小、功率因数高、耐压等级高、器件开关损耗低等优点,在可再生能源的并网发电,尤其是光伏发电领域得到了广泛的关注与应用。为避免传统三电平SVPWM调制策略繁杂的计算及控制流程,本文基于三电平变流器SVPWM简化算法的原理、调制策略开展了研究,在此基础上实现并网控制,主要工作如下：1、对中点箝位式三电平变流器的拓扑结构进行理论分析,在开关函数的基础上推导出三电平变流器在三相abc及同步旋转dq坐标系下的数学模型,根据并网要求设计主电路中电感和电容元件的参数；2、重点研究了基于参考矢量转换的三电平SVPWM简化算法,通过坐标平移将三电平参考矢量转化为两电平分矢量,应用两电平SVPWM算法得到相邻矢量作用时间,从而确定各桥臂开关状态。简化算法易于实现且避免了繁琐的分区域算法控制；3、分析研究中点箝位型三电平变流器直流侧电容中点电压不平衡问题产生的原因,通过硬件方法与软件算法两种方式提出消除中点偏移的理论方法,以软件方式为研究重点,在三电平SVPWM简化算法模型上通过调整矢量作用时间,实现了直流侧中点平衡控制；4、根据并网目标设计锁相环,利用坐标转换检测电网电压角频率与相位,通过PI滤波器消除误差信号；结合数学模型设计并网电流闭环控制器,实现并网电流跟踪电网电压相位的无静差调控,并网功率因数可近似为1。在以上理论研究与仿真验证的基础上进行并网实验,对电网电压对称与不对称两种情况进行仿真,均能实现并网控制,验证了本文所提控制方法与系统参数设计的正确性。
【关键词】：三电平变流器 SVPWM简化算法 中点平衡 锁相技术 电流控制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 三电平变流器9-11
• 1.2.1 三电平变流器国内外研究现状9-10
• 1.2.2 三电平变流器拓扑结构及工作原理10-11
• 1.2.3 三电平变流器直流侧电压中点平衡问题及控制策略11
• 1.3 三电平变流器PWM调制策略11-12
• 1.3.1 三电平PWM调制研究现状11-12
• 1.3.2 三电平空间矢量调制(SVPWM)算法12
• 1.4 并网控制技术研究现状12-14
• 1.4.1 并网同步锁相技术12-13
• 1.4.2 并网电流控制技术13-14
• 1.5 本文主要工作14-15
• 第二章 三电平变流器拓扑结构及数学模型15-29
• 2.1 引言15
• 2.2 三电平变流器并网系统拓扑结构15-16
• 2.3 三电平变流器并网系统数学模型16-24
• 2.3.1 开关函数16-20
• 2.3.2 abc坐标系下数学模型20
• 2.3.3 α-β坐标系下数学模型20-21
• 2.3.4 dq0坐标系下数学模型21-24
• 2.4 主电路参数设计24-28
• 2.4.1 交流侧电感24-27
• 2.4.2 直流侧电容27-28
• 2.4.3 交流侧滤波电容28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 三电平变流器SVPWM调制及直流中点电压平衡控制29-55
• 3.1 引言29-30
• 3.2 三电平电压空间矢量调制传统算法30-34
• 3.2.1 三电平SVPWM传统算法30
• 3.2.2 扇区判断和区域判断30-32
• 3.2.3 电压空间矢量作用时间32-33
• 3.2.4 减小开关损耗的SVPWM调制算法33-34
• 3.3 三电平SVPWM简化算法34-45
• 3.3.1 两电平SVPWM算法34-41
• 3.3.2 三电平SVPWM简化算法41-45
• 3.4 直流中点平衡问题分析及控制策略45-52
• 3.4.1 直流中点波动的原因分析45-49
• 3.4.2 中点不平衡控制策略49-51
• 3.4.3 中点平衡控制仿真验证51-52
• 3.5 本章小结52-55
• 第四章 三电平变流器并网控制策略55-65
• 4.1 引言55
• 4.2 并网控制目的55
• 4.3 控制器设计55-62
• 4.3.1 锁相环设计58-59
• 4.3.2 电流环设计59-62
• 4.4 仿真验证62-63
• 4.5 本章小结63-65
• 第五章 三电平变流器并网系统仿真研究65-73
• 5.1 参数设置65
• 5.2 仿真实验65-72
• 5.2.1 给定参考电流66-68
• 5.2.2 给定并网功率68-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 总结73
• 6.2 展望73-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-81

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本文编号：805509