3KW馈能型电力电子负载的研制

发布时间：2017-09-03 15:42

  本文关键词：3KW馈能型电力电子负载的研制

  更多相关文章： 电力电子负载 LCL滤波器 三相半桥 电流跟踪控制 PI控制 重复控制

【摘要】：随着社会工业自动化与电力电子技术的不断发展,不同类型的电源被用于人们生产生活的各个方面,所以电源的质量与人们生活质量息息相关,因此需要对电源的各种性能进行校验。对于传统的电源校验设备大部分是线性电器元件和电力电子器件构成的,工作时需要消耗大量的有功功率,造成能源和空间的浪费。本文采用电力电子负载对电源性能进行校核,可以做到绿色环保,同时节省大量能源。此外,其模拟的负载类型可以是线性也可以是非线性的,对于幅值和功率可以做到无级调节,而且操作简单。本文以背靠背的三相半桥的拓扑结构为基础,建立了电力电子负载主电路的模型。分析了电力电子负载的不同工作模式,负载工作模式指令电流的计算方法。为了改善系统输出电流波形,采用LCL滤波器,根据系统的功率及滤波效果,确定LCL元件的参数,根据直流侧电压波动程度确定直流侧电容参数。本文采用开关频率固定的三角载波比较法,并根据电力电子负载对模拟负载侧与馈能侧带宽与精度的要求不同,分别选用两种电流控制器：P控制、PI+重复控制。并对馈能侧的死区进行补偿,同时两侧均采用SVPWM的简化算法,提高了直流侧电压利用率。利用PSIM仿真软件,对电力电子负载进行了建模仿真,验证本文设计的控制器P控制器、PI+重复控制器的可行性,馈能侧与模拟负载侧电流波形达到系统的要求。在系统电压波动±10%的情况先,观察系统在恒流、恒功率、恒阻抗时电流波形随电压波动情况。在以上研究工作的基础上,本文设计研制了一台电力电子负载装置,介绍了系统的硬件参数,控制器的的构成和程序流程图。对电力电子负载的馈能侧和模拟负载侧的输出波形进行分析,实验结果证明本文提出的电流控制策略的有效性和适用性,确保了电力电子负载的稳态性能。
【关键词】：电力电子负载 LCL滤波器 三相半桥 电流跟踪控制 PI控制 重复控制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 电力电子负载的研究现状12-13
• 1.3 本文选题依据及主要工作内容13-15
• 第二章 电力电子负载装置的结构与基本原理15-29
• 2.1 主电路拓扑结15-16
• 2.2 电压型逆变器的数学模型16-18
• 2.3 电力电子负载的工作原理18-20
• 2.3.1 馈能侧工作原理18
• 2.3.2 模拟负载侧工作原理18-20
• 2.4 主电路参数设计20-27
• 2.4.1 LCL的数学模型20-22
• 2.4.2 总电感量的计算22-25
• 2.4.3 滤波电容的计算25
• 2.4.4 小电感量的计算25
• 2.4.5 阻尼电阻的计算25-26
• 2.4.6 直流侧电容的选择26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第三章 系统控制策略29-55
• 3.1 电流跟踪控制策略29-30
• 3.2 馈能侧控制策略30-38
• 3.2.1 馈能侧电流环调节器的设计30-32
• 3.2.2 馈能侧电流环的死区补偿32-35
• 3.2.3 直流侧母线电压稳压控制策略35-38
• 3.3 模拟负载侧复合控制38-50
• 3.3.1 电流环PI控制器的设计38-39
• 3.3.2 PI控制的参数设计39-40
• 3.3.3 重复控制的原理40-43
• 3.3.4 重复控制器设计43-49
• 3.3.5 复合控制49-50
• 3.4 SVPWM的简化算法50-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 电力电子负载的仿真研究55-63
• 4.1 3KW电力电子负载的软起动与充电过程55-56
• 4.2 系统正常工作状态56-61
• 4.2.1 恒流模式56-58
• 4.2.2 恒阻抗模式58-59
• 4.2.3 恒功率模式59-60
• 4.2.4 非线性负载60-61
• 4.3 本章小结61-63
• 第五章 系统设计及装置运行实验研究63-87
• 5.1 系统总体结构63-64
• 5.2 主电路器件选型64-66
• 5.2.1 软启部分的设计64-65
• 5.2.2 LCL滤波部分器件的选择65
• 5.2.3 IGBT的选择65-66
• 5.2.4 驱动电路的选择66
• 5.3 控制系统硬件设计66-69
• 5.3.1 主控制器介绍66
• 5.3.2 控制器的工作流程66-67
• 5.3.3 控制器主要模块的硬件设计67-69
• 5.4 控制系统软件设计69-78
• 5.4.1 DSP控制程序设计69-77
• 5.4.2 FPGA控制程序设计77-78
• 5.5 上位机功能设计78-81
• 5.6 装置运行实验研究81-86
• 5.6.1 馈能侧稳压实验81
• 5.6.2 模拟负载侧电流81-86
• 5.7 本章小结86-87
• 第六章 论文总结与展望87-89
• 6.1 论文总结87-88
• 6.2 展望88-89
• 致谢89-91
• 参考文献91-95
• 附录95-98
• 附录A95-96
• 附录B96-98

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本文编号：785919