VIENNA整流器模型预测参数失配控制研究
发布时间：2022-01-23 07:15
三相三电平VIENNA整流器具有功率因数高,功率开关承受应力小、无死区,可靠性高等优点,因此在航空航天、交通、新能源汽车、微电网等工业领域备受青睐。有限集模型预测控制（Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC）鲁棒性强,无需复杂的参数整定,动态响应快,且可同时优化多个控制目标,然而FCS-MPC性能严重依赖于系统模型准确程度,系统长时间运行参数会发生变化,进而会导致FCS-MPC参数失配。因此,探索研究一种VIENNA整流器FCS-MPC参数失配控制方法,提高VIENNA整流性能,具有重要的理论意义和工程应用价值。研究了适用于VIENNA整流器的简化模型预测控制（simplified model predictive control,SMPC）策略,针对VIENNA整流器传统模型预测控制时存在开关频率不固定,谐波分散的问题,将VIENNA整流器的模型预测控制与调制相结合,研究了一种VIENNA整流器定频化模型预测控制（Constantfrequency model predictive control,CFMPC）方法。另外...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验样机Fig.4-2Experimentalprototype
第4章系统软硬件设计4110-500V，该传感器通过初级电阻Rin将网侧电压转换为电流，再通过内部变压器将能量传递到副边，经输出端电阻RS转换电压信号后，再通过调理电路送入DSP的AD输入口。三相电压采样电路实物图如图4-3(a)所示，其中每相采样电路原理相同，其单相采样电路原理图如图4-3(b)所示。TH+TH-+15V-15VM+15V-15VUinUoutRSRinHNV025A(a)三相电压采样电路实物图(b)单相电压采样电路原理图图4-3三相电压采样电路图4-3Threephasevoltagesamplingcircuit（2）直流电压采样电路本实验直流电压传感器所选型号为HNV-025T。HNV-025T与HNV025A相比基本原理相同，不同之处在于HNV-025T电压测量范围更大。直流电压采样电路实物图如图4-4(a)所示，其原理图如图4-4(b)所示。UinUoutTH+TH-+15V-15VM+15V-15VRSRinHNV025T(a)直流电压采样电路实物图(b)直流电压采样电路原理图图4-4直流电压采样电路图4-4DCvoltagesamplingcircuitb.电流采样电路本实验平台选取的霍尔电流传感器为HNC151-100，其可测量电流线性范围为0~±50A,变压器变比有四种可选匝数比、灵活方便。该电流霍尔传感器通过内部变压器将网侧大电流转化为小电流信号，经过输出端电阻RS转换电压信号后，再经过电流调理电路送入DSP的AD输入口。输入电流采样电路实物图如图4-5(a)所示，其原理图如图4-5(b)所示。
西安理工大学硕士学位论文48ubibubc(c)输入相电压、相电流、桥臂输入电压图5-1VIENNA整流器简化模型预测控制策略下稳态输入输出波形Fig.5-1InputandoutputwaveformsofViennarectifierundersimplifiedmodelpredictivecontrolstrategy图5-2所示VIENNA整流器采用简化模型预测控制(SMPC)策略时，当发生负载扰动时，系统动态实验波形。图5-2(a)为SMPC策略下突加负载实验波形，图5-2(b)为SMPC策略下突减负载实验波形。由图5-2可以看出在负载阶跃变化时，直流电压仍能稳定在给定值200V，系统的动态性能良好。UdcubibUdcubib(a)负载突加实验(b)负载突减实验图5-2VIENNA整流器简化模型预测控制策略下负载突变动态响应波形Fig.5-2DynamicresponsewaveformofViennarectifierunderloadsuddenchangewithSMPCstrategy5.2定频化模型预测控制实验波形及分析图5-3所示VIENNA整流器采用定频化模型预测控制(CFMPC)策略时，达到稳态后系统输入输出波形。图5-3(a)为输入相电压、相电流及直流侧输出电压波形，图5-3(b)为输入相电流THD分析波形，图5-3(c)是系统输入相电压、相电
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有参数鲁棒性的三相电压源型并网逆变器模型预测电流控制[J]. 陈韬珉,阮玉斌,林琼斌,苏先进. 电源学报. 2019(05)
[2]虚拟磁链定向的三相电压型PWM整流器模型预测直接功率控制[J]. 姬小豪,陈星弢,蒋伟毅,曹阳,张恒超. 电力系统及其自动化学报. 2018(01)
[3]基于龙伯格扰动观测器的永磁同步电机PWM电流预测控制[J]. 薛峰,储建华,魏海峰. 电机与控制应用. 2017(11)
[4]具有参数鲁棒性的永磁同步电机改进型预测转矩控制[J]. 周湛清,夏长亮,陈炜,王志强,史婷娜. 电工技术学报. 2018(05)
[5]有限集模型预测控制在电力电子系统中的研究现状和发展趋势[J]. 柳志飞,杜贵平,杜发达. 电工技术学报. 2017(22)
[6]电流环模型预测控制在PWM整流器中的应用[J]. 马宏伟,李永东,郑泽东,许烈,王奎. 电工技术学报. 2014(08)
[7]三相电压型PWM整流器定频模型预测控制[J]. 王萌,施艳艳,沈明辉. 电机与控制学报. 2014(03)
[8]带中点电位平衡控制的VIENNA整流器简化SVPWM双闭环控制[J]. 姜海鹏,刘永强. 电机与控制学报. 2014(02)
[9]三相三电平三开关VIENNA整流器设计与实现[J]. 周奖,陆翔. 电工电气. 2014(01)
[10]三相电压型PWM整流器有限开关序列模型预测电流控制[J]. 王从刚,何凤有,曹晓冬. 电工技术学报. 2013(12)
博士论文
[1]VIENNA整流器关键技术问题研究[D]. 陆翔.华南理工大学 2015
[2]电网故障下双馈风力发电系统功率变换器运行控制[D]. 王萌.天津大学 2012
[3]航空应用三相高功率因数整流器研究[D]. 毛鹏.南京航空航天大学 2010
[4]高功率因数VIENNA整流器控制策略的研究[D]. 张东升.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]高功率因数VIENNA整流器控制策略的研究[D]. 李经纬.电子科技大学 2016
[2]基于VIENNA电路的直驱风力发电机侧变流器及控制研究[D]. 赵红雁.燕山大学 2013
本文编号：3603870
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验样机Fig.4-2Experimentalprototype
第4章系统软硬件设计4110-500V，该传感器通过初级电阻Rin将网侧电压转换为电流，再通过内部变压器将能量传递到副边，经输出端电阻RS转换电压信号后，再通过调理电路送入DSP的AD输入口。三相电压采样电路实物图如图4-3(a)所示，其中每相采样电路原理相同，其单相采样电路原理图如图4-3(b)所示。TH+TH-+15V-15VM+15V-15VUinUoutRSRinHNV025A(a)三相电压采样电路实物图(b)单相电压采样电路原理图图4-3三相电压采样电路图4-3Threephasevoltagesamplingcircuit（2）直流电压采样电路本实验直流电压传感器所选型号为HNV-025T。HNV-025T与HNV025A相比基本原理相同，不同之处在于HNV-025T电压测量范围更大。直流电压采样电路实物图如图4-4(a)所示，其原理图如图4-4(b)所示。UinUoutTH+TH-+15V-15VM+15V-15VRSRinHNV025T(a)直流电压采样电路实物图(b)直流电压采样电路原理图图4-4直流电压采样电路图4-4DCvoltagesamplingcircuitb.电流采样电路本实验平台选取的霍尔电流传感器为HNC151-100，其可测量电流线性范围为0~±50A,变压器变比有四种可选匝数比、灵活方便。该电流霍尔传感器通过内部变压器将网侧大电流转化为小电流信号，经过输出端电阻RS转换电压信号后，再经过电流调理电路送入DSP的AD输入口。输入电流采样电路实物图如图4-5(a)所示，其原理图如图4-5(b)所示。
西安理工大学硕士学位论文48ubibubc(c)输入相电压、相电流、桥臂输入电压图5-1VIENNA整流器简化模型预测控制策略下稳态输入输出波形Fig.5-1InputandoutputwaveformsofViennarectifierundersimplifiedmodelpredictivecontrolstrategy图5-2所示VIENNA整流器采用简化模型预测控制(SMPC)策略时，当发生负载扰动时，系统动态实验波形。图5-2(a)为SMPC策略下突加负载实验波形，图5-2(b)为SMPC策略下突减负载实验波形。由图5-2可以看出在负载阶跃变化时，直流电压仍能稳定在给定值200V，系统的动态性能良好。UdcubibUdcubib(a)负载突加实验(b)负载突减实验图5-2VIENNA整流器简化模型预测控制策略下负载突变动态响应波形Fig.5-2DynamicresponsewaveformofViennarectifierunderloadsuddenchangewithSMPCstrategy5.2定频化模型预测控制实验波形及分析图5-3所示VIENNA整流器采用定频化模型预测控制(CFMPC)策略时，达到稳态后系统输入输出波形。图5-3(a)为输入相电压、相电流及直流侧输出电压波形，图5-3(b)为输入相电流THD分析波形，图5-3(c)是系统输入相电压、相电
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有参数鲁棒性的三相电压源型并网逆变器模型预测电流控制[J]. 陈韬珉,阮玉斌,林琼斌,苏先进. 电源学报. 2019(05)
[2]虚拟磁链定向的三相电压型PWM整流器模型预测直接功率控制[J]. 姬小豪,陈星弢,蒋伟毅,曹阳,张恒超. 电力系统及其自动化学报. 2018(01)
[3]基于龙伯格扰动观测器的永磁同步电机PWM电流预测控制[J]. 薛峰,储建华,魏海峰. 电机与控制应用. 2017(11)
[4]具有参数鲁棒性的永磁同步电机改进型预测转矩控制[J]. 周湛清,夏长亮,陈炜,王志强,史婷娜. 电工技术学报. 2018(05)
[5]有限集模型预测控制在电力电子系统中的研究现状和发展趋势[J]. 柳志飞,杜贵平,杜发达. 电工技术学报. 2017(22)
[6]电流环模型预测控制在PWM整流器中的应用[J]. 马宏伟,李永东,郑泽东,许烈,王奎. 电工技术学报. 2014(08)
[7]三相电压型PWM整流器定频模型预测控制[J]. 王萌,施艳艳,沈明辉. 电机与控制学报. 2014(03)
[8]带中点电位平衡控制的VIENNA整流器简化SVPWM双闭环控制[J]. 姜海鹏,刘永强. 电机与控制学报. 2014(02)
[9]三相三电平三开关VIENNA整流器设计与实现[J]. 周奖,陆翔. 电工电气. 2014(01)
[10]三相电压型PWM整流器有限开关序列模型预测电流控制[J]. 王从刚,何凤有,曹晓冬. 电工技术学报. 2013(12)
博士论文
[1]VIENNA整流器关键技术问题研究[D]. 陆翔.华南理工大学 2015
[2]电网故障下双馈风力发电系统功率变换器运行控制[D]. 王萌.天津大学 2012
[3]航空应用三相高功率因数整流器研究[D]. 毛鹏.南京航空航天大学 2010
[4]高功率因数VIENNA整流器控制策略的研究[D]. 张东升.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]高功率因数VIENNA整流器控制策略的研究[D]. 李经纬.电子科技大学 2016
[2]基于VIENNA电路的直驱风力发电机侧变流器及控制研究[D]. 赵红雁.燕山大学 2013
本文编号：3603870
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