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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
下 载: 52次
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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。

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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