化工装备UPS PWM整流器控制与设计
发布时间：2021-07-22 02:39
为了减少大型石油化工企业供电中断带来的损失,实现化工设备的稳定运行,UPS电源是化工生产过程装置中过程控制、现场仪表、消防、计算机信息系统、通讯设备、数据网络中心等的重要外设,专门提供稳定、不间断的电力供应,在改进电网质量、改善事故停电对用户造成的伤害方面有着巨大的贡献。PWM整流器作为UPS电源的主要组成部分之一,研究高可靠性的PWM整流器对工业生产一直具有重要的实际意义。本文以化工装备UPS PWM整流器为研究对象,对三相电压型PWM整流器的三种控制策略做了详细的研究与设计,具体工作如下:（1）首先简单追溯了整流器的发展历程,分析了PWM整流器的拓扑结构并进行三相电压型PWM整流器数学建模,对系统的控制器进行了深入的理论研究,得出三相静止坐标系下电路中存在交流侧电流电压时变,不适合作控制系统的无稳态误差控制设计的结论。依据坐标变换理论,将三相静止坐标系下的PWM整流器数学模型变换至两相静止和两相同步旋转坐标系下,构建等效电路数学模型,消除交流侧时变交流量的影响。在此基础上,在MATLAB/Simulink软件中设计了PWM整流器的双闭环控制仿真模型,验证其控制策略仿真波形的主要性能...
【文章来源】：淮阴工学院江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PWM整流器模型电路
郭畅化工装备UPSPWM整流器控制与设计第6页图2.2PWM整流器交流侧静态矢量关系Fig.2.2StaticvectorrelationshiponacsideofPWMrectifier假设交流侧输入电流幅值|I|保持不变，则可知电感电压幅值=L|I|LU也保持不变，此时可假定认为PWM整流桥交流侧电压合成矢量U的端点运行轨迹构成一个以LU为半径的圆[42]。U的端点位于轨迹A时，I比E滞后90°，功率因数角为90°，有功功率p=0，无功功率q>0，此时PWM整流器网侧呈现纯电感特性，如图2.2（1）所示；端点U运动至B点时，I与E平行且同向，此时网侧呈现正电阻特性，功率因数角为0，p>0，q=0。如图2.2（2）所示；端点U运动至C点时，I比E超前90°，此时网侧呈现纯电容特性，功率因数角为-90°，p=0，q<0，如图2.2（3）所示；端点U运动至D点时，I与E平行且反向，此时网侧呈现负电阻特性，功率因数角为-180°，p<0，q=0[41-42]，如图2.2（4）所示。通过对整流器运行状态的深入分析，显然，对网侧电流的控制能够实现对PWM整流器的四象限运行。但其负载电流变化之快，需对整流器的四象限运行的稳定性与安全性方面要求更高。因此，本文从依次分析传统PI调节策略、直接功率控制策略与基于模型预测的直接功率控制策略，改进负载电流前馈控制策略，对系统作进一步优化。2.2坐标变换理论在三相静止坐标系中数学模型的物理意义清晰又直观，但是三相VSR在数学建模中存在着交流侧电流电压时变，它并不适合作控制系统的无稳态误差控制设计，因此为实现转
淮阴工学院硕士学位论文第7页矩和磁链之间的解耦控制，本课题设计对三相静止坐标系下的PWM整流器数学模型应用了坐标变换理论，得到两相静止和两相同步旋转的正交坐标系下的等效电路数学模型，消除交流侧时变交流量的影响。我们可知，坐标变换的等效原则是在三相或两相坐标系下绕组所产生的合成磁动势相等[43]。根据坐标变换原则，首先在复平面上构造一复矢量，其中A，B，C为静止不动的三相定子绕组轴线，它们在空间上互差120°。A轴和轴重合，轴超前轴90°。设三相绕组与两相绕组的每相有效匝数分别为3N和2N，已知每相磁动势的值为每相的有效匝数与其流过的电流的乘积，图2.3给出了磁动势的空间矢量关系图。图2.3磁动势的空间矢量关系图Fig.2.3Spacevectordiagramofmagnetomotiveforce设磁动势波形是正弦分布的，当三相绕组可用两相正交对称绕组旋转磁场完全等效代替时，则三相绕组的瞬时磁动势在、轴上的投影分量也应相等，可得如下关系公式：2333cos60cos60ABCNiNiNiNi，233sin60sin60BCNiNiNi。化简可得：2311()22ABCNiNiii，233()2BCNiNii。整理成矩阵形式：321112233022ABCiiNiiNi（2.2）依据坐标变换前后总功率不变的原则，可证匝数比应为3223NN。所以，
【参考文献】：
期刊论文
[1]三相电压型PWM整流器控制技术分析[J]. 郭飞凡. 南方农机. 2020(02)
[2]基于LCL滤波的三相电压型PWM整流器控制策略研究[J]. 夏松,刘述喜,奥琳芳. 重庆电力高等专科学校学报. 2019(03)
[3]基于线性自抗扰的脉宽调制整流器预测直接功率控制[J]. 危伟,马辉. 三峡大学学报(自然科学版). 2019(04)
[4]一种三相电压型PWM整流器起动过流抑制方法[J]. 龚涛. 电器与能效管理技术. 2019(09)
[5]基于三相电压型PWM整流器控制策略研究[J]. 王归新,金申义. 电气传动. 2019(10)
[6]三相电压型PWM整流器滑模控制算法研究[J]. 窦海学,余赵林. 电工技术. 2019(08)
[7]基于空间矢量的三相电压型PWM整流器研究[J]. 王成. 电子设计工程. 2019(04)
[8]三相PWM整流器内外环相互解耦控制方法研究[J]. 许加柱,王涛,崔贵平. 电力电子技术. 2018(11)
[9]基于调制函数模型预测直接功率控制的单相PWM整流器[J]. 郑征,张娟娟,陶慧. 电源学报. 2020(06)
[10]基于滑模控制的牵引网网压低频振荡抑制方法[J]. 刘爽,刘志刚,王亚绮,耿照照. 电网技术. 2018(09)
博士论文
[1]三相电压型PWM整流器的直接功率控制技术研究与实现[D]. 陈伟.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]不平衡电源条件下三相PWM整流无源性控制研究[D]. 罗芳.华南理工大学 2018
[2]基于直接功率控制的三相电压型PWM整流器控制策略研究[D]. 赵怀明.哈尔滨理工大学 2016
[3]基于DSP的三相电压型PWM整流器的设计和研究[D]. 李伟龙.华南理工大学 2014
[4]变频器能量回馈单元的研究[D]. 柏塔·居尼斯汗.新疆大学 2014
[5]新型静止无功发生器ASVG的研究[D]. 王明.山东科技大学 2008
本文编号：3296267
【文章来源】：淮阴工学院江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PWM整流器模型电路
郭畅化工装备UPSPWM整流器控制与设计第6页图2.2PWM整流器交流侧静态矢量关系Fig.2.2StaticvectorrelationshiponacsideofPWMrectifier假设交流侧输入电流幅值|I|保持不变，则可知电感电压幅值=L|I|LU也保持不变，此时可假定认为PWM整流桥交流侧电压合成矢量U的端点运行轨迹构成一个以LU为半径的圆[42]。U的端点位于轨迹A时，I比E滞后90°，功率因数角为90°，有功功率p=0，无功功率q>0，此时PWM整流器网侧呈现纯电感特性，如图2.2（1）所示；端点U运动至B点时，I与E平行且同向，此时网侧呈现正电阻特性，功率因数角为0，p>0，q=0。如图2.2（2）所示；端点U运动至C点时，I比E超前90°，此时网侧呈现纯电容特性，功率因数角为-90°，p=0，q<0，如图2.2（3）所示；端点U运动至D点时，I与E平行且反向，此时网侧呈现负电阻特性，功率因数角为-180°，p<0，q=0[41-42]，如图2.2（4）所示。通过对整流器运行状态的深入分析，显然，对网侧电流的控制能够实现对PWM整流器的四象限运行。但其负载电流变化之快，需对整流器的四象限运行的稳定性与安全性方面要求更高。因此，本文从依次分析传统PI调节策略、直接功率控制策略与基于模型预测的直接功率控制策略，改进负载电流前馈控制策略，对系统作进一步优化。2.2坐标变换理论在三相静止坐标系中数学模型的物理意义清晰又直观，但是三相VSR在数学建模中存在着交流侧电流电压时变，它并不适合作控制系统的无稳态误差控制设计，因此为实现转
淮阴工学院硕士学位论文第7页矩和磁链之间的解耦控制，本课题设计对三相静止坐标系下的PWM整流器数学模型应用了坐标变换理论，得到两相静止和两相同步旋转的正交坐标系下的等效电路数学模型，消除交流侧时变交流量的影响。我们可知，坐标变换的等效原则是在三相或两相坐标系下绕组所产生的合成磁动势相等[43]。根据坐标变换原则，首先在复平面上构造一复矢量，其中A，B，C为静止不动的三相定子绕组轴线，它们在空间上互差120°。A轴和轴重合，轴超前轴90°。设三相绕组与两相绕组的每相有效匝数分别为3N和2N，已知每相磁动势的值为每相的有效匝数与其流过的电流的乘积，图2.3给出了磁动势的空间矢量关系图。图2.3磁动势的空间矢量关系图Fig.2.3Spacevectordiagramofmagnetomotiveforce设磁动势波形是正弦分布的，当三相绕组可用两相正交对称绕组旋转磁场完全等效代替时，则三相绕组的瞬时磁动势在、轴上的投影分量也应相等，可得如下关系公式：2333cos60cos60ABCNiNiNiNi，233sin60sin60BCNiNiNi。化简可得：2311()22ABCNiNiii，233()2BCNiNii。整理成矩阵形式：321112233022ABCiiNiiNi（2.2）依据坐标变换前后总功率不变的原则，可证匝数比应为3223NN。所以，
【参考文献】：
期刊论文
[1]三相电压型PWM整流器控制技术分析[J]. 郭飞凡. 南方农机. 2020(02)
[2]基于LCL滤波的三相电压型PWM整流器控制策略研究[J]. 夏松,刘述喜,奥琳芳. 重庆电力高等专科学校学报. 2019(03)
[3]基于线性自抗扰的脉宽调制整流器预测直接功率控制[J]. 危伟,马辉. 三峡大学学报(自然科学版). 2019(04)
[4]一种三相电压型PWM整流器起动过流抑制方法[J]. 龚涛. 电器与能效管理技术. 2019(09)
[5]基于三相电压型PWM整流器控制策略研究[J]. 王归新,金申义. 电气传动. 2019(10)
[6]三相电压型PWM整流器滑模控制算法研究[J]. 窦海学,余赵林. 电工技术. 2019(08)
[7]基于空间矢量的三相电压型PWM整流器研究[J]. 王成. 电子设计工程. 2019(04)
[8]三相PWM整流器内外环相互解耦控制方法研究[J]. 许加柱,王涛,崔贵平. 电力电子技术. 2018(11)
[9]基于调制函数模型预测直接功率控制的单相PWM整流器[J]. 郑征,张娟娟,陶慧. 电源学报. 2020(06)
[10]基于滑模控制的牵引网网压低频振荡抑制方法[J]. 刘爽,刘志刚,王亚绮,耿照照. 电网技术. 2018(09)
博士论文
[1]三相电压型PWM整流器的直接功率控制技术研究与实现[D]. 陈伟.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]不平衡电源条件下三相PWM整流无源性控制研究[D]. 罗芳.华南理工大学 2018
[2]基于直接功率控制的三相电压型PWM整流器控制策略研究[D]. 赵怀明.哈尔滨理工大学 2016
[3]基于DSP的三相电压型PWM整流器的设计和研究[D]. 李伟龙.华南理工大学 2014
[4]变频器能量回馈单元的研究[D]. 柏塔·居尼斯汗.新疆大学 2014
[5]新型静止无功发生器ASVG的研究[D]. 王明.山东科技大学 2008
本文编号：3296267
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3296267.html
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