基于直流母线电流重构的三电平双PWM变换器抗负载扰动研究

摘要

二极管箝位三电平双PWM变换器因其可以实现能量的双向流动、直流输出电压高、电网电流畸变小等优点，被普遍应用在中高压大功率交流传动场合。但是当逆变器运行状态或者所带负载发生变化时，会引起直流母线电压的突变，影响系统的安全运行。本文以二极管箝位三电平双PWM变换器为研究对象，针对系统直流母线电压的抗负载扰动性能做如下研究：
　　分析了二极管箝位三电平PWM变换器的工作原理，建立了数学模型及空间电压矢量调制策略。在三电平双PWM变换器系统中根据整流器和逆变器的功能与控制目标不同进行独立控制，整流侧采用基于电网电压定向的电压和电流双闭环控制策略，逆变侧采用VVVF控制策略。为了提高直流母线电压的抗负载扰动性能，在独立控制的基础上加入基于有功功率守恒的负载电流前馈控制。
　　针对双PWM变换器负载电流前馈控制中的负载电流难以准确获取的问题，文中构造了直流母线高频脉冲电流，并分析了高频脉冲电流含有的成分；根据有功功率守恒和大量的仿真数据分析，从高频脉冲电流中提取了反映逆变器消耗有功功率的直流母线负载电流。这种方法算法简单，能准确反映负载有功电流的变化，将其用在负载电流前馈控制中，能快速稳定直流母线电压，有效提高系统的抗扰性能。
　　最后，在以TMS230F28335为核心控制器的二极管箝位三电平双PWM变换器实验平台上完成了直流母线负载电流前馈控制实验的软硬件设计。结果表明本文算法的正确性和有效性。

目录

声明

1 绪论

1.1 三电平双PWM变换器概述

1.2 基于负载扰动的直流母线电压抗扰研究现状

1.3 课题研究的主要内容

2 三电平双PWM变换器的数学模型及调制策略

2.1 三电平双PWM变换器有源前端的数学模型

2.2 三电平双PWM变换器整流前端的SVPWM调制技术

3 三电平双PWM变换器的控制策略

3.1 三电平PWM整流器双闭环控制

3.2 三电平PWM整流器双闭环调节器的设计

3.3三电平PWM逆变器的控制策略

3.4三电平双PWM变换器的仿真与实验

4 三电平双PWM变换器直流母线电压抗负载扰动的研究

4.1 三电平双PWM变换器直流母线电压抗扰控制策略

4.2 三电平双PWM变换器直流母线电流的重构

4.3 基于有功功率守恒的直流母线有功电流的提取

4.4 基于直流母线负载电流的前馈控制实验

4.5 本章总结

5 三电平双PWM变换器实验系统设计

5.1 三电平双PWM变换器系统硬件

5.2软件设计

6 总结与展望

致谢

参考文献