中压大容量直流变换器控制器软件设计及实现

发布时间：2017-08-23 23:37

  本文关键词：中压大容量直流变换器控制器软件设计及实现

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【摘要】：随着可再生能源在我国能源结构中所占比例的不断提高,直流电制将广泛应用于柔性直流输电、交直流混合微网等陆地电力系统及船舶、孤岛、机车等独立电力系统。大容量直流变换器能够实现不同电压等级直流系统的能量传递,是直流系统互联的必要设备之一,具有广泛的应用前景。本论文以直流变换器工程研制为研究背景,研究2MW直流变换器的控制器软件设计及实现。本文首先对比了中压大容量直流变换器不同拓扑的功率密度及可扩展性,分析结果表明三相三重化隔离型直流变换器拓扑能够实现良好的动静态性能,三相之间互为冗余备份,可靠性高,功率密度及可扩展性占优。其次,概述了多重化直流变换器的主要优势,数值仿真结果表明本文所采用的三相三重化拓扑具有良好的谐波特性,即使在某相故障后,通过动态调整移相角,仍然能够将输出侧滤波电感总电流的纹波限制在一定范围内,从而保证输出电压纹波满足要求。在次,在需求分析基础上,明确变流器控制器软件的四大主体功能分别为：变流器能量流实时控制功能、变流器过程控制功能、变流器通讯功能和变流器保护功能,并分析了变流器的启停机时序。采用模块化软件设计思想,开展控制器软件详细设计,分别给出了顶层控制器、底层控制器各软件模块的设计说明,对改进型转发式环网通信过程做了重点说明。最后,基于RTLAB硬件在环实时仿真测试平台,开展了变流器起动特性、稳态特性、动态特性、过载试验、短路试验等相关试验,考核变流器底层控制器的主要功能。实时仿真测试结果表明,变流器底层控制器功能正常,变流器稳态、动态、过载、短路限流等主要性能均满足指标要求,且具备多相切换功能,验证了软件设计的正确性。
【关键词】：直流变换器 多重化 软件 实时仿真
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46;TP311.52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究背景及意义12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.3 论文主要工作19-20
• 第2章 2MW变流器软件需求分析20-31
• 2.1 系统概述20-23
• 2.2 需求分析23
• 2.3 软件设计顶层设计23-30
• 2.3.1 功能划分23-26
• 2.3.2 系统整体状态机26-29
• 2.3.3 变流器启停机时序29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 2MW直流变换器控制器软件设计31-55
• 3.1 软件模块化设计31-34
• 3.2 软件设计说明34-54
• 3.2.1 顶层控制器的PLC程序说明34-38
• 3.2.2 中央控制器的DSP和FPGA程序说明38-54
• 3.3 本章小结54-55
• 第4章 实验验证55-71
• 4.1 试验系统55-56
• 4.1.1 实时仿真测试系统概述55-56
• 4.1.2 测量设备56
• 4.2 实时仿真测试检验项目56-70
• 4.2.1 起动特性57
• 4.2.2 稳态特性试验57-59
• 4.2.3 动态特性试验59-62
• 4.2.4 过载试验62-66
• 4.2.5 保护功能试验66-67
• 4.2.6 短路试验67-69
• 4.2.7 多相切换69-70
• 4.3 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 本文工作总结71
• 未来工作展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77

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本文编号：727960