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电网电压不平衡下三相VSR的控制策略研究

作　者: 黄蔷
导　师: 曾岳南
学　校: 广东工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 三相VSR 电网电压不平衡瞬时功率内模控制
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

整流器在运行中,往往会遇到电网电压不平衡的情况。在这种情况下,若采用传统的平衡控制策略,会使网侧电流出现大量谐波,严重时甚至烧毁装置,交流侧电压发生波形畸变；同时直流输出侧也会出现谐波分量,影响三相VSR的性能。在不平衡条件下,三相系统不对称,此时传统的功率方法并不能有效地计算三相VSR各功率分量。在对dq坐标系的瞬时功率分析方法的基础上,提出三维复空间dq0坐标系下的瞬时功率分析理论,分析零序电压量对网侧瞬时无功功率的影响,并清晰地分析各功率值所代表的意义与作用。针对电网电压不平衡的条件,对三相VSR进行数学建模,分析了交流侧及直流侧谐波产生的原因,并针对不同的应用场合,给出了两种改进的控制策略：网侧电流对称控制策略和消除直流侧二次谐波控制策略,分别实现对网侧输入电流和直流侧输出电压的控制。在控制系统中,需要提取电网电动势的正、负序分量,本文介绍了二倍频陷波器的提取方法和正、负序提取器的提取方法,并加以比较与仿真验证。在电网电压不平衡下,对三相VSR进行了系统设计,对主电路中交流侧电感提出改进的设计方法。控制系统采用电压外环、电流内环的双闭环系统,实现对电压、电流的分开控制。在电压外环的设计中,针对电压外环PI控制器会产生较大的超调、抗扰性不强等问题,提出了内模控制方法,以取代传统PI控制器,并与传统PI控制器的系统性能进行比较。论文对三相VSR系统进行了仿真验证,仿真结果表明了各控制策略的有效性以及系统设计参数的正确性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
CONTENTS  8-10
第一章绪论  10-20
  1.1 课题研究的背景与意义  10-14
  1.2 国内外研究现状  14-18
    1.2.1 电网电压平衡下三相VSR控制策略研究  14-16
    1.2.2 电网电压不平衡下三相VSR的控制研究  16-18
  1.3 本论文研究的主要内容  18-20
第二章电网电压不平衡下三相VSR拓扑结构分析及建模  20-33
  2.1 三相VSR的工作原理及一般数学模型  20-23
  2.2 电网电压不平衡下三相VSR的数学模型  23-33
    2.2.1 电网电压不平衡的基本概念  24-25
    2.2.2 电网电压不平衡中正、负序电量的关系  25-27
    2.2.3 三相静止坐标系下的数学模型  27-29
    2.2.4 两相旋转坐标系下的数学模型  29-33
第三章电网电压不平衡下三相VSR控制策略  33-57
  3.1 瞬时功率理论  34-40
    3.1.1 基于dq0同步旋转坐标系的瞬时功率  35-37
    3.1.2 三相VSR中各功率运算  37-40
  3.2 电网电动势检测  40-48
    3.2.1 二倍频的陷波器设计  40-45
    3.2.2 正、负序提取器的设计  45-48
  3.3 基于内模控制的改进策略  48-57
    3.3.1 网侧电流对称控制策略  50-53
    3.3.2 消除直流侧电压谐波控制策略  53-57
第四章电网电压不平衡下三相VSR的参数设计  57-71
  4.1 电网电压不平衡下三相VSR主电路参数设计  57-63
    4.1.1 交流滤波电感设计  57-61
    4.1.2 直流滤波电容设计  61-63
  4.2 不平衡控制器设计  63-71
    4.2.1 电流内环设计  64-65
    4.2.2 电压外环PI控制器设计  65-67
    4.2.3 电压外环内模控制器的设计  67-71
第五章仿真建模与结果分析  71-82
  5.1 电网电压不平衡下平衡控制策略时的仿真波形  71-74
  5.2 电网电压不平衡下网侧电流对称控制策略时的仿真波形  74-79
  5.3 电网电压不平衡下消除直流侧电压谐波控制策略时的仿真波形  79-81
  5.4 不平衡控制策略的比较与分析  81-82
结论与展望  82-84
参考文献  84-88
攻读硕士学位期间发表论文  88-90
致谢  90

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