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UPS逆变及并联控制技术研究
作 者: 田里思
导 师: 周永鹏
学 校: 华中科技大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 不间断电源 重复控制 无互联线 逆变器 均流
分类号: TM464
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
UPS不间断电源作为一种可靠的供电系统已经广泛应用在通信、金融、电力、交通等领域。输出电压质量和系统可靠性是决定UPS供电系统性能的两个重要方面。本文从这两个方面入手,对逆变器控制方案和并联均流方案进行研究。在逆变器控制方面,本文建立了逆变器的等效数学模型。重点研究了重复控制方案,对其稳定性、收敛性、稳态误差进行了分析,详细介绍了两种补偿器的设计方法。针对重复控制方案动态性能差的弱点,设计了PI控制与重复控制相结合的复合控制方案,通过仿真验证了复合控制对快速性的改善效果。对两种双环控制方案进行了分析,通过仿真对方案可行性进行了验证。UPS的冗余并联可以提高供电系统的可靠性,减小环流是实现逆变器并联的关键。在并联均流控制方面,本文分析了并联系统环流产生的原因。针对相位差对环流的影响,设计了数字锁相环,保证逆变器之间相位、频率的同步。介绍了主从式控制和分布式控制两种有互联线控制方案。通过对比说明分布式控制方案在实现冗余并联系统方面的优势。给出了分布式控制方案中相位同步总线和均流总线的物理实现方法。详细分析了无互联线控制方案的理论基础,对下垂系数的选取,功率计算方法,以及传统下垂控制的改进方案进行了介绍。通过仿真对上述方案的均流效果进行了验证。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 1 绪论 8-14 1.1 课题研究背景与意义 8 1.2 UPS 逆变器控制技术研究现状 8-11 1.2.1 无差拍控制方案 9-10 1.2.2 滑模变结构控制方案 10-11 1.2.3 模糊控制方案 11 1.3 UPS 逆变器并联均流控制方案 11-13 1.3.1 集中式控制方案 11-12 1.3.2 主从式控制方案 12 1.3.3 分布式控制方案 12 1.3.4 无互联线控制方案 12-13 1.4 本文的研究内容 13-14 2 逆变器控制方案研究 14-45 2.1 单相逆变器数学模型 14-17 2.2 重复控制方案 17-29 2.2.1 内部模型原理 17-18 2.2.2 改进型重复信号发生器 18-19 2.2.3 单相逆变器重复控制结构 19-20 2.2.4 重复控制方案稳定性分析 20-22 2.2.5 重复控制方案收敛性分析 22-23 2.2.6 重复控制方案稳态误差分析 23-24 2.2.7 重复控制方案补偿器的设计 24-29 2.3 重复控制器的改进方法 29-38 2.3.1 数字滤波器的分类 29-30 2.3.2 FIR 滤波器的设计 30-35 2.3.3 仿真结果与分析 35-38 2.4 复合控制方案 38-41 2.4.1 复合控制原理分析 38-39 2.4.2 仿真结果与分析 39-41 2.5 电压电流双闭环控制方案 41-44 2.5.1 电感电流内环控制方案 41-42 2.5.2 电容电流内环控制方案 42 2.5.3 仿真结果与分析 42-44 2.6 本章总结 44-45 3 逆变器并联均流控制方案研究 45-66 3.1 环流产生原因分析 45-46 3.2 数字锁相环设计 46-51 3.2.1 相位同步总线设计 48-49 3.2.2 仿真设计过程 49-51 3.3 主从式控制方案 51-53 3.3.1 主从控制方案系统结构 51-52 3.3.2 仿真结果与分析 52-53 3.4 分布式控制方案 53-56 3.4.1 分布式控制方案系统结构 54 3.4.2 均流总线实现方法 54-55 3.4.3 仿真结果与分析 55-56 3.5 无互联线控制方案 56-65 3.5.1 下垂特性曲线分析 56-58 3.5.2 下垂系数的选取 58 3.5.3 功率计算方法 58-60 3.5.4 对传统下垂控制方案的改进 60-61 3.5.5 输出阻抗不同时的改进方案 61-62 3.5.6 仿真结果与分析 62-65 3.6 本章总结 65-66 4 总结与展望 66-68 4.1 本文主要工作总结 66 4.2 后续工作展望 66-68 致谢 68-69 参考文献 69-73
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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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