TSMC-SG系统发电控制策略研究

发布时间：2017-09-21 19:30

  本文关键词：TSMC-SG系统发电控制策略研究

  更多相关文章： 双级式矩阵变换器 起动发电系统 双空间矢量调制 发电控制策略 拓宽发电功率范围 SiC

【摘要】：双级式矩阵变换器以诸多优点吸引了研究人员的关注,与传统的交流变换器相比,它具有无需大型储能元件、结构紧凑、能实现双向功率流动、输入功率因数可调等优点。将双级式矩阵变换器(Two Stage Matrix Converter,TSMC)与起动发电机(Starter Generator,SG)构成基于双级式矩阵变换器的起动发电系统(TSMC-SG系统)具有重要的理论意义与实用价值。本文主要对TSMC-SG系统的发电控制策略展开研究。本文首先介绍了双级式矩阵变换器的拓扑结构、基本原理以及双空间矢量调制策略。指出TSMC的不对称拓扑导致TSMC-SG系统有两种系统结构:SG位于双向开关侧及SG位于单向开关侧。详细分析了两种系统结构的优缺点,分析结果表明第一种系统结构存在起动时容易发生过流故障的问题,而第二种系统结构则能够有效地实现起动和发电双功能,因此本文选择第二种系统进行进一步研究。着重研究了该系统的反向发电原理,推导出发电系统的数学模型,并在此基础上进行了反向发电控制策略的研究。针对基本控制策略在轻负载时不能使得系统正常工作的问题,对基本控制策略的特性进行了分析,给出了基本控制策略下的负载功率范围,并提出了一种新型控制策略,使得系统在轻载时也能正常工作,有效地拓宽了负载功率范围。在Matlab/Simulink软件中搭建了TSMC-SG系统的仿真模型,并进行仿真研究,仿真结果与理论分析相符,验证了发电基本控制策略和拓宽发电功率范围的控制策略的正确性和可行性。最后,全新设计并调试了基于SiC器件的TSMC-SG系统原理样机,详细介绍了系统软硬件的具体实现方法,并在此基础上开展实验研究,实验结果验证了本文研究内容的有效性。
【关键词】：双级式矩阵变换器 起动发电系统 双空间矢量调制 发电控制策略 拓宽发电功率范围 SiC
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V242
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 双级式矩阵变换器的拓扑研究13-14
• 1.2.2 双级式矩阵变换器的调制策略14
• 1.2.3 双级式矩阵变换器在发电系统中的应用研究14-15
• 1.2.4 SiC器件在双级式矩阵变换器中的应用研究15-16
• 1.3 本文研究意义和主要内容16-17
• 第二章 双级式矩阵变换器的基本原理17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 双级式矩阵变换器的基本结构17-20
• 2.2.1 双向开关的构成17-18
• 2.2.2 双级式矩阵变换器的拓扑结构18-19
• 2.2.3 双级式矩阵变换器的基本原理19-20
• 2.3 双级式矩阵变换器的双空间矢量调制算法20-25
• 2.3.1 双向开关级调制20-23
• 2.3.2 单向开关级调制23-25
• 2.3.3 双向开关级和单向开关级的协同控制25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 TSMC-SG系统发电控制策略研究26-48
• 3.1 引言26
• 3.2 两种TSMC-SG系统结构26-29
• 3.3 TSMC-SG系统发电时的基本原理29-33
• 3.4 TSMC-SG系统发电基本闭环控制策略33-35
• 3.4.1 恒定励磁控制策略33-34
• 3.4.2 恒端电压控制策略34-35
• 3.5 拓宽系统发电功率范围的控制策略35-39
• 3.5.1 负载功率范围分析35-37
• 3.5.2 拓宽发电功率范围的控制策略37-39
• 3.6 系统建模及仿真分析39-46
• 3.6.1 系统建模39-42
• 3.6.2 仿真分析42-46
• 3.7 本章小结46-48
• 第四章 基于SiC器件的TSMC-SG系统软硬件设计48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 系统硬件电路设计48-56
• 4.2.1 主功率电路设计49-50
• 4.2.2 驱动电路设计50-51
• 4.2.3 采样调理电路设计51-52
• 4.2.4 滤波器电路设计52-53
• 4.2.5 控制电路设计53-56
• 4.3 系统控制软件设计56-59
• 4.3.1 DSP软件设计56-57
• 4.3.2 FPGA软件设计57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 实验结果及分析60-68
• 5.1 引言60
• 5.2 反向发电基本控制策略实验及分析60-62
• 5.3 拓宽发电功率范围控制策略实验及分析62-64
• 5.4 正反向发电控制对比及分析64-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 结论68-70
• 6.1 本文的主要工作68
• 6.2 存在问题及进一步工作68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文75-76
• 附录76

【参考文献】

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1 梁美;郑琼林;可，

本文编号：896438