机车辅助电源逆变器高性能控制技术研究

摘要

机车辅助电源逆变器是机车的重要组成部分，为了满足其高可靠性、大功率及冗余要求，本文研究机车辅助电源逆变器的双闭环控制和无互联线并联技术。
　　本文基于三相两电平逆变桥加LC滤波电路的拓扑结构，在两相旋转坐标下采用电容电压外环、电感电流内环控制策略对其进行前馈解耦控制，对滤波器的参数进行了量化分析，采用PI控制器将电流内环设置为动态响应快的Ⅰ型控制系统，电压外环设置为跟随精度高的Ⅱ型控制系统，通过MATLAB仿真验证了该控制策略良好的稳态和动态性能。
　　本文分析了下垂控制原理和并联系统的环流特性，给出了在两相旋转坐标系下的双闭环及功率下垂控制算法，分析了基于二阶广义积分器的三相锁相环的原理，进行了参数差异对环流影响的仿真分析，得出下垂控制能够很好抑制并联系统环流的结论，通过MATLAB仿真模型进行了逆变器并联系统的特定工况仿真，结果表明并联系统的稳态和动态性能良好。
　　最后，搭建了实验室样机，对本文所采用的双闭环控制和无互联线逆变器并联控制方法进行了验证。实验结果表明逆变器在空载和带阻感性负载时稳态性能良好，投切负载后逆变器的动态响应较快，并联系统在特定工况下仍然可以正常的运行，可以满足机车辅助电源逆变器高稳定性和冗余的要求，验证了本文所研究方法的可行性。

目录

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致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 机车辅助电源逆变器并联概述

1．2．1 逆变器并联的优点和控制方式

1．2．2 无互联线逆变器并联控制方法研究现状

1．3 本论文的主要内容和基本结构

2 逆变器的双闭环控制策略

2．1 三相逆变器数学模型

2．1．1 坐标变换

2．1．2 dq坐标系下的数学模型

2．2 三相逆变器双闭环控制策略

2．3 滤波电路参数设计

2．4 双闭环控制器设计

2．4．1 电感电流内环设计

2．4．2 电容电压外环设计

2．5 辅助逆变器双闭环仿真分析

2．6 本章小结

3 逆变器无互联线并联控制

3．1 无互联线逆变器并联的原理

3．1．1 下垂控制的原理

3．1．2 环流的分析

3．1．3 下垂控制环

3．2 锁相环及其仿真

3．2．1 基于二阶广义积分器的三相锁相环

3．2．2 锁相环的仿真验证

3．3 逆变器并联仿真

3．3．1 参数差异对环流影响的仿真

3．3．2 逆变器无互联线并联的工况仿真

3．4 本章小结

4 实验

4．1 硬件系统介绍

4．1．1 实验平台主电路

4．1．2 DSP控制板、采样板与传感器

4．2 单台逆变器双闭环控制

4．2．1 空载与带载

4．2．2 投切负载

4．3 逆变器无互联线并联控制

4．3．1 突投突切负载

4．3．2 一台逆变器退出并联

4．4 本章小结

5 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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