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三相并网逆变器及其并联运行的研究

作　者: 陈祥旺
导　师: 肖兵
学　校: 华南理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 电能回馈矢量控制单周期混杂系统平均模型环流
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 418次
引　用: 2次
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内容摘要

在变频器驱动的电机系统中,电动机可能处于被机械负载倒拖而处于发电状态。出于节能与安全的考虑,应把变频器直流母线上的直流电逆变为三相交流电返回到交流电网中。典型的三相电能回馈应用有：“电梯节能装置”、“抽油机专用四象限变频器”、“起重机电能回馈制动单元”、“电力测功机持续回馈单元”等。而在风能、太阳能等新能源技术领域,电能回馈装置也是这些系统的核心部分之一。节能减排是我国的基本国策,而我国能源短缺也是个不争的现实。因此,通过电能回馈装置将电动机因机械负载倒拖而产生的那部分电能送回电网,不仅是可行的,而且是一个现实的要求。随着环保意识的提高,人们对绿色电网的呼声越来越高。而传统变流的变流装置,如二极管不控整流器,其功率因数较低,运行过程中将会向电网注入大量谐波,造成电网的“污染”。因此,对变流装置而言,“绿色”的内涵应包括电网无谐波污染、单位功率因素,以及功率控制系统的高性能、高稳定性、高效率等。本文首先概述电能回馈的一些概念,并针对三相直接并网逆变器(GCI),分析其拓扑结构、数学模型及常用的电流控制技术,并详细分析了空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)。基于单周期控制(OCC)的原理,提出电流包络线波形的思想。从混杂系统的角度,基于精确的数学表达式,探讨使电流沿着包络线走的工作模态组合。在单台逆变器的基础上,分析其并联运行时环流的模型,基于环流的模型提出变零矢量的方法来抑制环流。在MATLAB上对所提出的相关算法的仿真结果验证了此算法的可行性以及有效性。最后详细阐述了软件控制系统的设计原则、组织结构以及控制算法的程序流程。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-19
  1.1 概述  9-12
    1.1.1 制动概述  9-10
    1.1.2 电能回馈基本概念  10-11
    1.1.3 电能回馈其研究意义  11-12
  1.2 能量回馈装置概述及其国内外研究现状  12-16
    1.2.1 目前市场上三相电能回馈产品的技术现状  13-14
    1.2.2 目前电能回馈控制理论的局限性  14-16
  1.3 逆变器的并联运行  16-17
  1.4 论文内容安排  17-18
  1.5 本章小结  18-19
第二章逆变器结构原理及常用电流控制算法  19-40
  2.1 三相并网逆变器拓扑结构  19-20
  2.2 三相并网GCI的数学模型  20-25
    2.2.1 三相GCI一般数学模型  20-22
    2.2.2 三相GCI dq模型  22-25
  2.3 输出调节方式  25-33
    2.3.1 PWM技术原理  25-29
    2.3.2 电压空间矢量脉宽调制  29-33
  2.4 常用电流控制技术  33-39
    2.4.1 固定开关频率PWM电流控制  33-36
    2.4.2 滞环PWM控制  36
    2.4.3 空间矢量电流控制  36-39
  2.5 本章小结  39-40
第三章基于混杂动态系统的GCI的电流控制  40-55
  3.1 基于单周期的电流控制  40-43
  3.2 基于混杂动态系统的单周期电流控制的探讨  43-54
    3.2.1 混杂系统概述  43-44
    3.2.2 三相GCI电流数学模型  44-54
  3.3 本章小结  54-55
第四章并联三相GCI的环流控制  55-66
  4.1 环流产生的机理  56-58
  4.2 零序环流的模型  58-61
  4.3 零序环流的控制  61-63
  4.4 仿真  63-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章能量回馈逆变器控制系统软件设计  66-82
  5.1 软件系统层次结构  66-78
    5.1.1 硬件接口层  67-70
    5.1.2 功能模块层  70-76
    5.1.3 用户接口层  76-78
    5.1.4 应用层  78
  5.2 控制算法结构框图  78-79
  5.3 程序流程图  79-81
  5.4 本章小结  81-82
第六章系统测试与分析  82-85
  6.1 测试环境  82-83
  6.2 实验结果与分析  83-84
  6.3 本章小结  84-85
结论  85-86
参考文献  86-89
附录  89-91
攻读硕士学位期间发表的论文  91-92
致谢  92

三相并网逆变器及其并联运行的研究

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