近年來,多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應(yīng)用,而其控制策略和電路拓?fù)涞纫殉蔀榱搜芯繜狳c。相對傳統(tǒng)的兩電平逆變器,它具有效率高動態(tài)性能好,對電動機(jī)產(chǎn)生的諧波少,適合高壓大容量等優(yōu)點。但隨著電平數(shù)的增加,基本控制算法越來越復(fù)雜,同時還存在中點電壓不平衡等問題。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于多電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件控制電路,提高了系統(tǒng)性能,還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對象,首先介紹了三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理,對三電平逆變器的電路方程進(jìn)行了深入的分析,在開關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了三電平逆變器的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,對空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法進(jìn)行了改進(jìn),并詳細(xì)推導(dǎo)了該調(diào)制算法的計算公式,結(jié)合中點電位控制來確定開關(guān)矢量的作用順序,使仿真和實現(xiàn)都比較容易。然后重點分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡問題產(chǎn)生的原因,提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法和中點電位平衡控制方法進(jìn)行了仿真分析,證明了該調(diào)制算法的正確性和可行性。
上傳時間: 2013-05-20
上傳用戶:PresidentHuang
逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的,隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,逆變電源在許多領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛,同時對逆變電源輸出電壓波形質(zhì)量提出了越來越高的要求。逆變電源輸出波形質(zhì)量主要包括三個方面:一是輸出穩(wěn)定精度高;二是動態(tài)性能好;三是帶負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)。因此開發(fā)既具有結(jié)構(gòu)簡單,又具有優(yōu)良動、靜態(tài)性能和負(fù)載適應(yīng)性的逆變電源,一直是研究者在逆變電源方面追求的目標(biāo)。本文對逆變電源三閉環(huán)控制方案、輸出相位控制、逆變電源數(shù)字化控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,以期得到具有高品質(zhì)和高可靠性的逆變電源。 本文研究了單相全橋逆變電源與三相橋式逆變電源主電路參數(shù),包括逆變器、吸收電路、驅(qū)動電路、變壓器和濾波器,并對逆變電源變壓器的偏磁產(chǎn)生原因進(jìn)行了深入分析,最后給出了有效的抗偏磁措施。針對三相橋式逆變電源通常不能保證三相電壓輸出平衡,研究了一種可以帶不平衡負(fù)載的三相逆變電源。研究了逆變電源的控制原理,建立了逆變電源系統(tǒng)動態(tài)模型,在此基礎(chǔ)上對逆變電源的各種控制方案的性能進(jìn)行了對比研究,從而確定了一種新穎的高性能逆變電源多閉環(huán)控制方案。另外,針對逆變電源輸出相位存在固有滯后問題,采用了一種利用電壓瞬時值內(nèi)環(huán)對逆變電源滯后的相角進(jìn)行補(bǔ)償控制的策略,分析表明上述控制策略雖然有效,但無法做到輸出相角穩(wěn)態(tài)無差,對此,提出一種移相控制方案設(shè)想,相當(dāng)于在原多環(huán)控制方案的基礎(chǔ)上加了一個相位控制環(huán)。這樣可以使逆變電源輸出相位誤差得到有效的補(bǔ)償,輸出相位精度更高。文章設(shè)計了逆變電源數(shù)字控制系統(tǒng),采用TMS320LF2407A控制產(chǎn)生SPWM波,給出控制系統(tǒng)DSP程序運行流程圖,并用DSP對其進(jìn)行了實現(xiàn)數(shù)字化。多環(huán)反饋控制系統(tǒng)的采用,使系統(tǒng)具有優(yōu)異的穩(wěn)態(tài)特性、動態(tài)特性和對非線性負(fù)載的適應(yīng)性,使逆變電源的性能得到有效提高。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:tianjinfan
繞組勵磁同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點,在工業(yè)大功率場合獲得了廣泛應(yīng)用,因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。目前開發(fā)高性能繞組勵磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)所采用的控制方案主要有兩種:一種是直接轉(zhuǎn)矩控制(DTFC);另一種是磁場定向矢量控制(FOC)。繞組勵磁同步電機(jī)的矢量控制策略具有控制結(jié)構(gòu)簡單,物理概念清晰,電流、轉(zhuǎn)矩波動小,轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速,易實現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點。因此,在交流傳動領(lǐng)域中,越來越受到學(xué)者的關(guān)注。但是,無論在國內(nèi)還是國外,交直交型繞組勵磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究還缺乏全面深入的理論研究,還沒有建造起矢量控制系統(tǒng)的理論體系構(gòu)架。本文對繞組勵磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的理論探討,并進(jìn)行了詳細(xì)的實踐研究,為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng),打好堅實的基礎(chǔ)。本論文主要研究內(nèi)容如下: @@ 通過廣泛的查找文獻(xiàn),對幾種常見的同步電機(jī)傳動系統(tǒng)進(jìn)行了綜述,分析了同步電機(jī)變頻調(diào)速原理,在此基礎(chǔ)上,講述了無傳感器技術(shù)在同步電機(jī)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。無傳感器技術(shù)主要有兩大類:基于基波量的檢測方法和基于外加信號的激勵法。隨后,對轉(zhuǎn)子初始位置的估計進(jìn)行了綜述,其方法有:基于電機(jī)定子鐵芯飽和效應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置估計,高頻信號注入法,基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計法和基于相電感計算法等。繞組勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置估計的研究還很少。 @@ 對繞組勵磁同步電機(jī)矢量控制的理論進(jìn)行了全面深入地研究,建立起矢量控制的理論體系構(gòu)架。 @@ 首先,基于磁勢等效原理,將三相靜止交流信號等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號,將交流電機(jī)等效為直流電機(jī)進(jìn)行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上,得到凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運動方程。根據(jù)上述方程,繪出dq軸的等值電路及矢量圖,得到狀態(tài)空間描述的dq軸數(shù)學(xué)模型。 @@ 其次,根據(jù)模型參考自適應(yīng)原理,對同步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計。忽略同步電機(jī)d軸阻尼繞組的作用,取同步轉(zhuǎn)速為零,得到同步電機(jī)αβ靜止坐標(biāo)系下 的數(shù)學(xué)模型。將不含有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息的方程作為參考模型,將含有轉(zhuǎn)速參數(shù)的方程作為可調(diào)模型,根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性和正性原理,對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計。@@ 最后,根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,設(shè)計磁通觀測器來估計轉(zhuǎn)子磁通,實現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測器采用降維觀測器,僅對轉(zhuǎn)子磁通分量進(jìn)行重構(gòu),并通過極點配置算法,合理配置觀測器的極點,使觀測器滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo),達(dá)到磁通觀測的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調(diào)制算法。從空間矢量的基本概念入手,深入分析了定子三相對稱電壓與空間電壓矢量之間的關(guān)系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個有效開關(guān)狀態(tài)矢量,這六個開關(guān)矢量和兩個零矢量合成一組等幅不同相的電壓空間矢量,去逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場。其次,根據(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū),選擇相鄰有效開關(guān)矢量,在伏秒平衡的法則下,計算各有效開關(guān)矢量的作用時間。并且,探討了扇區(qū)判斷和扇區(qū)過渡問題,定性分析了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的性能。最后,根據(jù)每個扇區(qū)中開關(guān)矢量作用時間,采用軟件構(gòu)造法,在TMS320LF2407A硬件上實現(xiàn)了SVPWM。實驗結(jié)果表明,該算法簡單易實現(xiàn),能夠有效的提高直流母線的電壓利用率,具有在低頻運行穩(wěn)定,逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點。 @@ 空間矢量過調(diào)制算法的研究。在上述線性調(diào)制的基礎(chǔ)上,提出一種基于電壓空間矢量的過調(diào)制方法。過調(diào)制區(qū)域根據(jù)調(diào)制度分成兩種不同的模式,分別為模式Ⅰ(0.907
上傳時間: 2013-07-25
上傳用戶:gaorxchina
隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用,電能污染日益嚴(yán)重,電能質(zhì)量問題已經(jīng)成為電力部門及電力用戶越來越關(guān)注的問題。電能質(zhì)量的各項指標(biāo)若偏離正常水平過大,會給發(fā)電、輸變電和用電設(shè)備帶來不同程度的危害。電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的總體效益,因此對電能質(zhì)量進(jìn)行檢測和分析從而提高和改善電能質(zhì)量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質(zhì)量的基本概念,對各種電能質(zhì)量問題的分類、特征及產(chǎn)生原因和危害作了詳細(xì)的闡述。通過對電能質(zhì)量各項指標(biāo)(供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變)的分析,以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎(chǔ),針對目前電能質(zhì)量分析的難點即對突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號的檢測與分類,提出了基于快速傅立葉變換的暫態(tài)電能質(zhì)量分析方法。 在系統(tǒng)的研究了電能質(zhì)量分析的相關(guān)理論和檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對電能質(zhì)量分析系統(tǒng)中需要支持復(fù)雜算法和保持實時性的特殊要求,研制了基于DSP與ARM構(gòu)架的嵌入式電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)。重點分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結(jié)構(gòu)特點、具體應(yīng)用等。并且詳細(xì)的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后,提出了該裝置軟件部分設(shè)計思想,其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設(shè)計、ARM部分的UC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MiniGUI圖形界面開發(fā)。最后對論文的主要工作進(jìn)行了總結(jié),對以后可深入研究的方向進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量;傅立葉變換;快速傅立葉變換;UC/OS-Ⅱ;MiniGUI
上傳時間: 2013-06-15
上傳用戶:songrui
隨著功率開關(guān)器件的進(jìn)步,大量的電力電子變流裝置在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用,但是這些變流裝置大部分都需要整流環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的不控整流或相控整流存在網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低、電流畸變嚴(yán)重等缺點。PWM整流器可實現(xiàn)正弦的網(wǎng)側(cè)電流、單位或可調(diào)的功率因數(shù)、能量的雙向流動,是一種真正意義上的“綠色環(huán)?!彪娏﹄娮友b置。PWM整流器可分為電壓型PWM整流器(Voltage—SourceRectifier,VSR)和電流型PWM整流器(Current—SourceRectifier,CSR)。CSR具有直接控制輸出電流、動態(tài)響應(yīng)快、限流能力強(qiáng)等特點,在一些中、大功率應(yīng)用場合,較之VSR,在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上更具優(yōu)勢。 本文針對電網(wǎng)電壓平衡、不平衡情況、多模塊直接并聯(lián)幾個方面,對三相CSR及其控制策略展開了深入研究,論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下: 1、在電網(wǎng)電壓平衡情況下,提出了三相CSR的直流電流非線性解耦控制策略和交流電流非線性解耦控制策略,實現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨立、解耦控制,獲得了線性的動態(tài)響應(yīng)。直流電流非線性解耦控制策略是直流電流控制和網(wǎng)側(cè)無功電流控制并行的控制策略,具有較快的直流電流響應(yīng)速度;交流電流非線性解耦控制策略是直流電流(或電壓)控制和網(wǎng)側(cè)電流控制級聯(lián)的控制策略,具有結(jié)構(gòu)簡單,便于獨立設(shè)計直流和交流控制器的特點。 2、考慮了電網(wǎng)電壓不平衡和濾波器參數(shù)三相不對稱的情況,提出了基于瞬時有功功率調(diào)節(jié)的三相CSR的不平衡補(bǔ)償策略,消除了直流電流脈動分量,實現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)可控的功率因數(shù)和正弦的交流電流;提出了基于滑??刂频慕涣麟娏骺刂撇呗裕喕丝刂破鹘Y(jié)構(gòu),實現(xiàn)了對網(wǎng)側(cè)電流的無差跟蹤。 3、建立了多模塊直接并聯(lián)CSR的環(huán)流模型;對任一并聯(lián)模塊,提出了總直流電流控制器外加2個均流控制器的直流側(cè)控制器結(jié)構(gòu),保證了流過各模塊上、下橋臂的電流均相等,并且各模塊僅共享總直流電流控制器輸出信號,最大可能地保證了各模塊控制的獨立性。 4、建立了三相CSR實驗系統(tǒng),進(jìn)行了初步的實驗研究。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:極客
作為新一代直流輸電技術(shù),基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨特的技術(shù)優(yōu)點取得了飛速的發(fā)展,并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無源系統(tǒng)供電、無功補(bǔ)償?shù)葓龊系玫綄嶋H工程應(yīng)用。在我國,VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術(shù)的數(shù)學(xué)建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下: 1.建立了系統(tǒng)標(biāo)么值模型,分析了VSC-HVDC的運行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對運行特性的影響,在此基礎(chǔ)上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設(shè)計方法。 2.設(shè)計了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時間延遲問題,提出了相應(yīng)的解決方法,推導(dǎo)了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計原則。 3.推導(dǎo)了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時功率方程,在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點控制并補(bǔ)償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略,設(shè)計了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時針對傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時鎖相速度慢的缺點,提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán),提高了不平衡控制算法的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4.對VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過流現(xiàn)象進(jìn)行分析并提出了一種考慮正負(fù)序分量影響的指令電流限制器,保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性,在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合正負(fù)序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法,從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過流問題。 5.在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓?fù)涞幕A(chǔ)上,從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關(guān)頻率和簡化主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三個方面出發(fā),將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng),并針對該模塊級聯(lián)式拓?fù)涮岢鲆环N系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨立運行相結(jié)合的新型控制策略。針對該拓?fù)湎滤投苏敬嬖诘母髂K直流側(cè)電容電壓均衡問題,提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時間: 2013-06-03
上傳用戶:lw4463301
在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天,風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個重要途徑。雙饋電機(jī)變速恒頻(VSCF)發(fā)電是通過對轉(zhuǎn)子繞阻的控制來實現(xiàn)的,而轉(zhuǎn)子回路流動的功率是由發(fā)電機(jī)運行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率,因而可以將發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速設(shè)定在整個運行范圍的中間。如果系統(tǒng)運行的轉(zhuǎn)差率范圍為±30%,則最大轉(zhuǎn)差功率僅為發(fā)電機(jī)額定功率的30%,因此交流勵磁變換器的容量可大大減小,從而降低成本。該變換器如果加上良好的控制策略,則系統(tǒng)運行將具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行性能,非常適用于風(fēng)能這種隨機(jī)性強(qiáng)的能源形式。本文對變速恒頻雙饋機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù),如空載柔性并網(wǎng)、帶載柔性并網(wǎng)、解列控制、最大功率點跟蹤、電網(wǎng)電壓不平衡運行、低電壓故障穿越等問題進(jìn)行了深入研究,論文的主要工作如下: 根據(jù)交流勵磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的運行特點,將電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法應(yīng)用在雙饋發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)發(fā)電控制上。研究了一種基于電網(wǎng)電壓定向的雙饋機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電柔性并網(wǎng)控制策略,在變速條件下實現(xiàn)無電流沖擊并網(wǎng)和輸出有功、無功功率的解耦控制,建立了交流勵磁發(fā)電機(jī)柔性并網(wǎng)及穩(wěn)態(tài)運行的控制模型,對柔性并網(wǎng)及其逆過程的解列分別進(jìn)行了仿真和實驗研究。 提出了一種以向電網(wǎng)輸送凈電能最多為目標(biāo)的最大功率點跟蹤控制策略,在不檢測風(fēng)速情況下,能夠自動尋找并跟隨最大功率點,且不依賴風(fēng)力機(jī)最佳功率特性曲線,提高了發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出能力,具有良好的動、靜態(tài)性能。仿真和實驗結(jié)果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對網(wǎng)側(cè)變換器分別進(jìn)行了幅相控制和直接電流控制策略的研究。結(jié)果表明:幅相控制策略簡單實用,可以得到正弦波電流,且波形諧波小,實現(xiàn)了單位功率因數(shù)運行,但響應(yīng)速度相對較慢;而直接電流控制策略具有網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制,使網(wǎng)側(cè)電流動、靜態(tài)性能得到提高,實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)的不敏感,增強(qiáng)了電流控制系統(tǒng)的魯棒性,但算法相對復(fù)雜。 在電網(wǎng)不平衡條件下,如果以傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓平衡控制策略設(shè)計PWM整流器,會使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運行狀態(tài)。為了提高三相PWM整流器的運行性能,本文對電網(wǎng)電壓不平衡情況下三相PWM整流器運行控制策略進(jìn)行了改進(jìn),研究了消除負(fù)序電流和抑制輸入功率二次諧波的控制策略,實現(xiàn)了線電流正弦、負(fù)序輸入電流為零及總無功功率輸入為最小的目標(biāo)。 為了提高VSCF風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行能力,本文對電網(wǎng)故障時雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制(LVRT)進(jìn)行了研究,在不改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的情況下,通過改變勵磁控制策略來實現(xiàn)LVRT;在電網(wǎng)故障時使電機(jī)和變換器安全穿越故障,保持不脫網(wǎng)運行,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
標(biāo)簽: 變速恒頻 雙饋 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間: 2013-07-09
上傳用戶:leileiq
變頻器在各行各業(yè)中的各種設(shè)備上迅速普及應(yīng)用,已成為當(dāng)今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過程自動化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動技術(shù)進(jìn)步的主要手段之一,是國民經(jīng)濟(jì)和生活中普遍需要的新技術(shù)。但是現(xiàn)有變頻器的調(diào)制算法尚存在一些缺點,如開關(guān)損耗大和共模電流大等,因此有必要研究和設(shè)計高性能調(diào)制算法的變頻控制器。鑒于此,開展了以下工業(yè)變頻器高性能調(diào)制算法為對象的研究內(nèi)容: 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)制算法、調(diào)速算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合數(shù)學(xué)模型,分析了共模電壓產(chǎn)生的原理、共模電流其影響和危害,給出了共模電壓和共模電流的關(guān)系??偨Y(jié)其他的抑制共模電壓的方案基礎(chǔ)上,提出一種新的共模電壓抑制SVPWM;還闡述了死區(qū)產(chǎn)生的原因及其影響,以及死區(qū)補(bǔ)償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€調(diào)制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設(shè)計包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護(hù)電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動及保護(hù)電路以及反激式開關(guān)電源,對于傳感器檢測濾波電路的具體電路參數(shù)設(shè)計,是在PSPICE上仿真基礎(chǔ)上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關(guān)的原理圖繪制和PCB繪制; 變頻器軟件部分設(shè)計包括主程序、鍵盤掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機(jī)啟動函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護(hù)中斷程序。在實現(xiàn)一般SVPWM的基礎(chǔ)上,根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補(bǔ)償算法,將這兩個對SVPWM進(jìn)行改進(jìn)的調(diào)制算法在硬件平臺上實現(xiàn)。 在硬件電路完成設(shè)計的各個階段,逐漸編制相應(yīng)的控制程序,并進(jìn)行調(diào)試,并完成整個程序的編制和調(diào)試。此外,還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開關(guān)電源。整個系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題,如鍵盤消除抖動問題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機(jī),并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法,效果良好,達(dá)到設(shè)計的目的; 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)引用到串級調(diào)速中來提高定子側(cè)功率因數(shù)的新方法。通過建立電動機(jī)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路,重點分析了有源PFC技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級調(diào)速系統(tǒng)中的不控整流橋后,系統(tǒng)可以等效為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。得到了等效串電阻的計算公式和變化趨勢,對電動機(jī)功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動也進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級調(diào)速時有所提升。鑒于電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電勢頻率非常低,分析了有源PFC的具體實現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法,并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個單相有源PFC電路實現(xiàn)了繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的三相有源低頻PFC,得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺,所得結(jié)果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間: 2013-07-09
上傳用戶:qq442012091
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,交流電源系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題受到越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的整流環(huán)節(jié)廣泛采用二極管不控整流和晶閘管相控整流電路,向電網(wǎng)注入了大量的諧波及無功,造成了嚴(yán)重的污染。提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)以及降低輸入電流諧波成為一個研究熱點。功率因數(shù)校正技術(shù)是減小用電設(shè)備對電網(wǎng)造成的諧波污染,提高功率因數(shù)的一項有力措施。本文所做的主要工作包括以下幾部分: 1.分析了單位功率因數(shù)三相橋式整流的工作原理,這種整流拓?fù)鋸墓ぷ髟砩峡梢苑殖蓛刹糠郑汗β室驍?shù)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和常規(guī)整流網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上,為整流電路建立了精確的數(shù)學(xué)模型。 2.這種單位功率因數(shù)三相橋式整流的輸入電感是在額定負(fù)載下計算出的,當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時,其功率因數(shù)會降低。針對這種情況,提出了一種新的控制方法。常規(guī)整流網(wǎng)絡(luò)向電網(wǎng)注入的諧波可以由功率因數(shù)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償,所以輸入功率因數(shù)相應(yīng)提高。負(fù)載消耗的有功由電網(wǎng)提供,補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)既不消耗有功也不提供任何有功。根據(jù)功率平衡理論,可以確定參考補(bǔ)償電流。雙向開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷由滯環(huán)電流控制確定。在這一方法的控制下,雙向開關(guān)工作在高頻下,因此輸入電感值相應(yīng)降低。仿真和實驗結(jié)果都表明:新的控制方法下,負(fù)載變化時,輸入電流仍接近于正弦,功率因數(shù)接近1。 3.根據(jù)IEEE-519標(biāo)準(zhǔn)對諧波電流畸變率的要求,為單位功率因數(shù)三相橋式整流提出了另一種控制方法。該方法綜合考慮單次諧波電流畸變率、總諧波畸變率、功率因數(shù)、有功消耗等性能指標(biāo),并進(jìn)行優(yōu)化,推導(dǎo)出最優(yōu)電流補(bǔ)償增益和相移。將三相負(fù)載電流通過具有最優(yōu)電流補(bǔ)償增益和相移的電流補(bǔ)償濾波器,得到補(bǔ)償后期望的電網(wǎng)電流,驅(qū)動雙向開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷。仿真和實驗都收到了滿意的效果,使這一整流橋可以工作在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)。 4.單位功率因數(shù)三相橋式整流中直流側(cè)電容電壓隨負(fù)載的波動而波動,為提高其動、靜態(tài)性能,將簡單自適應(yīng)控制應(yīng)用到了直流側(cè)電容電壓的控制中,并提出利用改進(jìn)的二次型性能指標(biāo)修改自適應(yīng)參數(shù)的方法,可以在實現(xiàn)對參考模型跟蹤的同時又不使控制增量過大,與常規(guī)的PI型簡單自適應(yīng)控制相比在適應(yīng)律的計算中引入了控制量的增量和狀態(tài)誤差在k及k+1時刻的采樣值。利用該方法為直流側(cè)電壓設(shè)計了控制器,并進(jìn)行了仿真與實驗研究,結(jié)果表明與PI型適應(yīng)律相比,新的控制器能提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能,負(fù)載變化時系統(tǒng)的魯棒性更強(qiáng)。
上傳時間: 2013-06-15
上傳用戶:WS Rye
近年來,在電氣傳動領(lǐng)域中三電平變頻器得到了廣泛的應(yīng)用。三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為高電壓、大功率變頻器的實現(xiàn)提供了一個有效的途徑。研究和開發(fā)三電平大功率變頻器,無論在技術(shù)上還是在實際應(yīng)用上都有十分重要的意義。本文圍繞三電平大功率通用變頻器的實用化技術(shù)進(jìn)行了深入分析和研究。 論文首先介紹了三電平逆變器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制要求、基本原理、特性和PWM控制策略以及調(diào)試中存在的問題和相關(guān)的解決方法。 中點電位不平衡是三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個固有問題。針對這一問題,本論文分析了中點電壓不平衡的根本原因,采用了一種基于滯環(huán)控制的電壓平衡控制方法。該方法根據(jù)負(fù)載電流方向的不同組合,通過調(diào)整小矢量的冗余狀態(tài)和作用時間,并充分考慮到中矢量對中點平衡的影響,動態(tài)調(diào)整兩個電容器上的電壓,同時,詳細(xì)地分析了當(dāng)參考電壓矢量落到具有一種或兩種冗余小矢量的小三角形區(qū)間時開關(guān)狀態(tài)的選擇、開關(guān)序列的順序以及作用時間的分配。 基于載波的調(diào)制策略是三電平變頻器采用的主要調(diào)制方式之一。本論文對所采用的基于載波的調(diào)制策略,作了深入分析,得出了相應(yīng)的諧波特性。基于諧波總含量,對調(diào)制特性的優(yōu)劣進(jìn)行了比較,同時得出了不同載波調(diào)制策略輸出電壓諧波含量與調(diào)制度變化的對應(yīng)關(guān)系,并通過實驗和仿真對相關(guān)結(jié)果進(jìn)行了驗證。 主電路和控制電路的硬件設(shè)計將直接影響到變頻器的運行性能。本論文介紹了在現(xiàn)場實際運行中變頻器的主回路及其控制回路的硬件設(shè)計,采用理論計算與實踐驗證相結(jié)合的方法得出器件相關(guān)參數(shù),并且針對變頻器內(nèi)外RCD緩沖電路在工作時所產(chǎn)生的電壓不平衡作了分析,詳細(xì)的給出了其緩沖吸收電路算法。 最后,把本文的部分研究結(jié)果應(yīng)用于實際工業(yè)現(xiàn)場中,研制了690V/600kW的大功率中壓變頻器,給出了現(xiàn)場運行結(jié)果。運行結(jié)果表明該變頻器輸出波形良好,性能滿足要求。
上傳時間: 2013-08-04
上傳用戶:kirivir
蟲蟲下載站版權(quán)所有 京ICP備2021023401號-1