一种三相多功能变流系统的研究

摘要

该文拓宽了单位功率因数整流器和并联有源滤波器的研究范围,提出了一种三相多功能变流系统,既能单独补偿谐波负载的谐波和无功功率,又能单独作为单位功率因数整流器,或者作为单位功率因数整流器使用的同时补偿非线性负载的无功和谐波.另外,该系统还可用作为一种使电网输出正弦无功电流的电子式无功负载.在三相四线制系统中该系统还可以抑制不平衡负载对电网的不利影响.该文在分析基于瞬时功率理论的控制策略(IPT)、同步功率传输控制策略(SPF)及单位功率因数控制策略(UPF)的基础上,提出了一种适合于三相多功能变流系统的功率因数任意可控策略(PFRC).利用计算机仿真,以补偿谐波负载为例,比较了PFRC策略、IPT策略及SPF策略在各种电网电压情况下的补偿性能.从理论上分析谐波分量和负序分量对三种控制策略的影响,并对这四种控制策略进行了归纳比较.研究了PFRC策略如何在三相四线制系统中抑制负载不平衡对电网的不利影响,扩大了该系统的应用范围.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2谐波和无功功率产生及危害

1.3谐波的管理和消除

1.4单位功率因数整流器和有源滤波器相关问题综述

1.4.1单位功率因数整流器研究现状

1.4.2无功功率补偿技术研究

1.4.3谐波补偿技术研究现状

1.5选题意义及主要研究内容

第二章三相多功能变流系统控制策略研究

2.1三相多功能变流系统的理论基础

2.1.1单位功率因数整流器工作原理

2.1.2并联有源滤波器工作原理

2.1.3三相多功能变流系统工作原理

2.2控制策略研究

2.2.1基于瞬时无功理论的控制策略(IPT)

2.2.2同步功率传输控制策略(SPF)

2.2.3单位功率因数控制策略(UPF)

2.2.4功率因数任意可控控制策略(PFRC)

2.3控制策略的性能比较

2.3.1电网电压理想情况下控制策略的性能比较

2.3.2电网电压非理想情况下控制策略的性能比较

2.4 PFRC策略在三相四线制下的应用

2.6控制策略性能统计

本章小节

第三章三相多功能变流系统控制特性研究

3.1开环状态下控制特性

3.1.1开环状态下稳态特性研究

3.1.2开环状态下动态特性研究

3.1.3稳态模型和小信号模型仿真验证

3.2闭环状态下控制特性研究

3.2.1电流环控制

3.2.2电压环控制

3.2.3闭环系统仿真验证

3.3减少开关损耗研究

本章小节

第四章三相多功能变流实验系统研究

4.1三相多功能变流实验系统总体结构

4.2功率电路

4.2.1功率开关

4.2.2驱动电路

4.2.3滤波电感与直流母线电容

4.3系统控制电路

4.4实验结果与分析

4.4.1工作在整流器状态时实验结果

4.4.2工作在有源滤波器状态时实验结果

4.4.3工作在整流器状态同时又补偿非线性负载时实验结果

4.5注入谐波后实验结果

本章小节

第五章模糊控制在三相多功能变流系统中的应用

5.1采用模糊控制器的系统结构

5.2模湖控制器设计

5.2.1模糊控制表的求取

5.2.2规则推理

5.2.3解模糊

5.3仿真研究

5.3.1启动时动态性能比较

5.3.2负载变化时动态性能比较

5.3.3参数变化时动态性能比较

5.4实验系统

5.5实验结果

本章小节

第六章三相多功能变流系统数字化控制的研究

6.1数字化控制总体方案

6.2电压环控制

6.3理想参考电流信号的生成

6.4电流控制方法

6.4.1理想情况下电流控制方法

6.4.2改进电流控制方法

6.4.3改进电流控制方法的理论研究

6.5电压空间矢量调制

6.6仿真验证

6.6.1单位功率因数整流器仿真

6.4.2并联有源滤波器仿真

本章小节

总结

参考文献

作者在攻读博士学位期间完成的学术论文

致谢