互馈试验台四象限变流器二重化串联系统的研究

摘要

本文研究了四象限变流器的工作原理，分析了其拓扑结构和数学模型，总结了它的控制方法，提出并研究了以其为工作单元的四象限变流器二重化串联系统，以满足多制式电压等级对试验系统的要求。　　本文研究了二重化串联系统的几种控制模式，包括简单串联工作模式、变压器移相工作模式以及PWM脉冲移相工作模式，并使用MATLAB/SIMULINK对单台四象限变流器及串联系统进行仿真，并比较了其控制性能。 试验结果表明，该系统符合交流传动互馈试验台的供电要求，采用二重化串联的方式不仅可以灵活的提供各个等级的直流电压，而且能够进一步提高系统功率因数，降低注入电网的谐波。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题背景

1.2本课题的提出

1.2.1谐波的危害与抑制

1.2.2变流器在高压场合的应用

1.2.3互馈试验台四象限变流器二重化串联系统

1.3本论文的主要工作

第二章四象限变流器二重化串联系统工作原理

2.1四象限变流器二重化串联系统拓扑结构

2.1.1单相桥式四象限变流器

2.1.2三相桥式四象限变流器

2.1.3三点式四象限变流器

2.1.4基于三相桥式变流器的二重化串联系统

2.2四象限变流器二重化串联系统工作原理

2.2.1四象限变流器工作原理

2.2.2二重化串联系统工作原理

2.3四象限变流器单元数学模型

2.3.1三相静止坐标系(a-b-c坐标系)下的数学模型

2.3.2两相静止坐标系(α-β坐标系)下的数学模型

2.3.3两相旋转坐标系(d-q坐标系)下的数学模型

第三章四象限变流器二重化串联系统控制策略研究

3.1直流电压控制

3.1.1四象限变流器单元直流电压控制

3.1.2四象限变流器二重化串联系统直流电压控制

3.2交流电流控制

3.2.1间接电流控制

3.2.2直接电流控制

3.3脉冲发生控制

3.3.1正弦脉宽调制

3.3.2空间矢量脉宽调制

3.3.3SVPWM与SPWM的比较

3.3.4二重化串联脉冲发生控制

3.4系统仿真分析

3.4.1仿真模型构建

3.4.2仿真结果比较

3.4.3仿真结论

第四章四象限变流器二重化控制系统研制

4.1控制系统硬件构成

4.1.1系统电压电流测量

4.1.2“DSP+CPLD”数字系统

4.1.3双DSP控制系统

4.1.4模拟信号采样系统

4.1.5通信电路

4.1.6故障保护

4.2控制算法的构成

4.2.1预测电流控制

4.2.2 SVPWM的实现

4.3死区效应的补偿

4.3.1 电流方向对死区效应的影响

4.3.2影响死区的因素

4.3.3死区矢量的计算

4.4二重化系统联合SVPWM控制

4.5控制系统中的几个细节

4.5.1最小脉宽处理

4.5.2脉冲的细分输出

4.5.3一种SVPWM的快速算法

4.5.4直流电压对控制系统的影响

4.5.5控制频率的影响

4.5本文控制方法

第五章四象限变流器二重化串联系统的试验研究

5.1试验系统构成

5.2阻性负载试验

5.3单台四象限变流器与二重化串联系统的比较

5.4电机负载试验

5.5系统平台研究

第六章结论

6.1 工作总结

6.2进一步的工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文