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三电平逆变器数字控制研究

近年来,多电平变流器作为高压大功率变流技术的一个研究热点,在中高压变频调速、柔性交流输电系统等领域得到了广泛应用。本文首先在第一章中对高压大功率变流技术研究现状进行了回顾,并对与多电平变流技术紧密相关的电力电子功率器件、数字控制技术的发展情况做了介绍;第二章对目前多电平变流器的电路拓扑和控制策略进行了总结,并将各自的优缺点和应用场合加以分析、比较。第三章详细讨论了通用DSP数字控制平台的开发方案,本文对三电平逆变器系统的数字控制实现均基于此控制平台完成。第四章针对二极管箝位(NPC)三电平逆变器,详细研究了载波PWM控制策略。分析和比较了不同载波PWM方法的优缺点,同时讨论了中点电位不平衡的原因及控制中点电位平衡的方法。基于分析的结果,提出了一种新的载波PWM控制方法,并详细讨论了这种方法的原理,仿真及DSP数字实现。该方法根据控制自由度的概念,通过对载波以及调制波控制自由度的合理组合,具有以下优点:1)在低调制度下,输出线电压  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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带状态观测器的逆变器改进双环控制系统的研究

在不允许供电电源中断的场合,不间断电源(UPS)得到了广泛地应用。逆变器是UPS的关键部件,要求输出高质量的正弦电压波形,特别是在非线性负载条件下也能提供标准的正弦电压波形。为此,多种逆变器的波形控制技术得到了广泛研究。其中,基于电压外环电流内环的逆变器双环控制技术由于输出电压波形正弦性好、动态响应快和稳态精度高等特点,得到了广泛的应用。本文主要研究电感电流内环、电容电压外环的双环控制系统,并对这种控制策略进行改进,实现控制器的优化设计。针对传统的双环控制系统的动态性能、跟踪能力受内环带宽限制的问题,引入了内环前馈控制器来提高电流内环的跟踪精度,改善输出电压波形质量,然后,对这种改进的双环控制策略进行了理论分析。并且,在考虑了数字采样、计算延时和PWM延时带来的影响下,介绍了改进双环控制器参数设计的方法。进一步的,在逆变器数字控制系统中,为了解决数字处理器的采样、计算延时带来的问题,引入状态观测器实现电感电流和电容电压的提前一拍...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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多电平逆变器通用调制策略和电容电压平衡研究

随着保护生态环境观念的深入人心,提高能源使用效率、减少能源资源消耗、促进使用可再生能源已成为当今世界各国谋求发展的重要共识。我国也适时提出了建设“资源节约型”社会、促进可持续发展的战略目标。将电力电子与自动控制等技术相结合,研制各种新型电力电子装置,构建绿色的电能使用环境,可以为实现这一发展目标提供强有力的支持。多电平变换器以其在高性能和大容量方面的突出优势已成为近年来国内外研究与应用的热点之一。多电平变换器包含独立直流单元型和单一直流单元型,以及混合型等多种拓扑结构。其中,单一直流单元类型中的二极管箝位型结构以其结构简单、成本较低等优点而得到最为广泛的研究和应用。多电平逆变器的通用调制策略是其研究领域中重要的课题,是实现多电平应用的基本保证,本文以其作为主要研究内容之一。本文分析了电力电子变换器数字控制的基本问题,从空间矢量意义和正弦调制波意义两个方面为任意电平或任意相的多电平逆变器建立了数学模型,对比传统的三、多电平调制策略...  (本文共144页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州交通大学
兰州交通大学

基于CPS-PWM的多电平逆变器数字化控制技术研究

随着电力电子开关器件和高速微控制器的不断发展,电力电子技术在大功率场合的应用越来越广泛,人们对大功率变流装置拓扑结构与控制策略方面的研究也愈发深入。为解决开关器件的功率处理能力和开关频率之间的固有矛盾,CPS-PWM(Carrier Phase Shift PWM,载波相移脉冲宽度调制)作为一种新型多电平调制策略应运而生。传统的CPS-PWM技术虽然拥有着良好的谐波特性,但其存在直流电压利用率较低的缺点。针对这一问题,本文提出了载波相移THI-PWM(Third Harmonic Injection PWM,三次谐波注入脉冲宽度调制)与CPS-TPWM(Carrier Phase Shift Trapezoidal PWM,载波相移梯形波脉冲宽度调制)两种改进型调制策略。同时,为了提高多电平逆变器控制系统的实时性和精确度,本文在CPS-PWM调制策略的数字化实现方面进行了大量研究。主要研究内容包括以下几个方面:(1)在分析多电平...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安工程大学
西安工程大学

串联型电压暂变补偿装置控制策略及数字控制系统研究

随着电力系统中各种大型装备、电力电子装置、以及具有非线性特性设备的应用越来越多,电能质量问题日益严重。因此,如何提高和保证电能质量,已经成为国内外电气工程领域迫切需要解决的重要课题之一。首先介绍了电能质量问题的基本概念。针对电能质量中的电压暂变补偿问题,在介绍了其控制技术发展现状的基础上,本文研究了一种无变压器无储能电容的串联型电压暂变补偿电路新拓扑。与其它电压暂变补偿装置相比较,该新拓扑无储能电容、无工频变压器,因而体积更小、造价更低;可补偿电压暂低的范围更宽;亦可用于电压暂高补偿。针对这种新型拓扑存在的直流母线电压过高,进而导致对逆变器开关管和直流侧电容耐压要求过高的不足,本文提出了一种改进的主电路拓扑。采用三电平逆变器取代两电平逆变器,降低了开关管的耐压,减小了输出电压波形的谐波含量,提高了效率。在深入研究能量优化控制策略和时间优化控制策略的基础上提出了一种改进的“能量优化与时间优化相结合”的控制策略;在同等条件下,新的优...  (本文共86页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
东南大学

基于DSP的三电平逆变器的SVPWM控制策略研究

中点箝位式三电平逆变器一直是当前中高压大容量电能变换领域中的研究热点之一,它能有效提高逆变器系统容量和耐压水平、减小输出电压谐波和开关损耗。在三电平逆变器的多种控制策略中,空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法具有母线电压利用率高、调制比大、易于数字实现、便于中点电位控制等优点,但三电平逆变器也存在不少问题,如三电平控制算法的简化问题、逆变器带非线性负载的谐波控制问题、三电平逆变器中点电位平衡问题等,鉴于以上存在的问题,本文逐一展开了研究。本文首先分析了两电平SVPWM算法的基本原理和具体实现过程,再结合三电平SVPWM与两电平SVPWM之间的共同点,对三电平SVPWM算法进行了简化。然后建立了三相静止坐标系、两相同步旋转坐标系和两相静止坐标系下的三相逆变器的数学模型,并应用等量变换的原理,推导出了坐标系间的变换关系。同时还分析了非线性负载引起逆变器输出波形畸变的机理,并对其工作原理和参数设计进行了细致研究。在对逆变器数学模型和整流...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>