基于滑模变结构控制的VIENNA整流器的研究

发布时间：2023-04-22 01:51

　　目前,电能变换领域广泛应用着各种类型的电力电子装置,比如整流器,它们在服务于电能变换过程的同时,也对电网造成了严重的谐波污染。整流器是电能变换领域的常用装置,选用谐波含量低、功率因数高的整流器,配合科学合理的控制策略,有利于缓解电网谐波污染问题,并且增强电网安全,改善供电质量。因此,整流装置及其控制策略研究,一直是国内外学术界的热点话题。VIENNA整流器内置的开关管数量更少,控制电路相对简单,桥臂开关管不存在死区电压,另外,VIENNA整流器在应用中表现出电流谐波含量低、功率因数高等优点,这使得它备受国内外学者的关注,越来越多地研究者致力于优化改进VIENNA整流器的拓扑结构及控制策略。VIENNA整流器拥有典型的三电平拓扑结构,进一步加深针对其控制策略的研究,持续改善VIENNA整流器的性能指标,对于提高电能转换效率,维护电网安全等具有重大意义。本文系统解析了电网平衡条件下VIENNA整流器的控制方案,并且针对控制方案中的关键问题提出了新的解决思路。本文研究的主体内容,归纳如下:(1)首先,本文对现阶段VIENNA整流器较多使用的控制策略进行了梳理,并分析各自的优缺点。然后探究了 ...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 三相三电平整流器拓扑结构的发展现状
    1.3 VIENNA整流器控制策略的研究现状
    1.4 VIENNA整流器调制方法的研究现状
2 VIENNA整流器工作原理及数学模型的建立
    2.1 VIENNA整流器的基本组成
    2.2 VIENNA整流器的工作过程分析
    2.3 VIENNA整流器的数学模型
        2.3.1 abc坐标系下的数学模型
        2.3.2 dq坐标系下的数学模型
        2.3.3 αβ坐标系下的数学模型
    2.4 本章小结
3 VIENNA整流器的双闭环控制器设计
    3.1 滑模变结构控制简介
    3.2 滑模变结构控制基本原理
        3.2.1 滑动模态定义及数学表达
        3.2.2 滑模变结构控制的定义
    3.3 滑模变结构控制系统的抖振问题
        3.3.1 抖动的危害
        3.3.2 基于趋近律的方法削弱抖动
    3.4 基于滑模变结构控制的电压外环控制器
    3.5 基于有限集模型预测控制的电流内环控制器
        3.5.1 有限集模型预测控制基本原理
        3.5.2 有限集模型预测控制研究现状
        3.5.3 基于FCS-MPC控制的电流内环控制器设计
    3.6 控制器实现
    3.7 仿真分析
4 VIENNA整流器系统设计
    4.1 系统的硬件设计
        4.1.1 功率开关管的选型
        4.1.2 快速恢复二极管的选型
        4.1.3 交流侧输入电感设计
        4.1.4 直流侧稳压电容的设计
    4.2 控制电路硬件设计
        4.2.1 交流侧电压采样
        4.2.2 交流侧电流采样
        4.2.3 直流侧电压采样
        4.2.4 驱动电路
        4.2.5 DSP与触摸屏的通信电路
    4.3 软件系统设计
        4.3.1 主程序设计
        4.3.2 子程序设计
        4.3.3 算法子程序
        4.3.4 PLL流程图
    4.4 软件编写心得
5 实验分析及结果
    5.1 实验步骤
    5.2 实验组成
    5.3 整机调试过程及心得
    5.4 本章小结
6 总结与展望
致谢
参考文献



本文编号：3796676