能量雙向流動(dòng)的電壓源型背靠背變換器的設(shè)計(jì)與協(xié)調(diào)控制.pdf

1、理想的綠色交/交變流技術(shù)在變頻交流調(diào)速、新能源并網(wǎng)發(fā)電、電力系統(tǒng)的電力電子裝置、交流微網(wǎng)的并網(wǎng)接口等重要領(lǐng)域有著迫切的需求，是解決能源短缺、設(shè)備用電效率不高和供電質(zhì)量不高的關(guān)鍵技術(shù)。電壓源型背靠背變換器因其具有能量雙向流動(dòng)、有功無(wú)功可控等近乎理想的性能，已成為變頻場(chǎng)合下應(yīng)用最廣泛的變換器。
　　 論文就以這種變換器作為研究對(duì)象，以變換器能量流動(dòng)分析和減小變換器的母線電壓的波動(dòng)的協(xié)調(diào)控制為重點(diǎn)，對(duì)變換器的設(shè)計(jì)和控制策略展開(kāi)研究，設(shè)

2、計(jì)并搭建了試驗(yàn)樣機(jī)的物理平臺(tái)，并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所得結(jié)論的正確性。
　　 首先，以PWM整流器為切入點(diǎn)，研究了背靠背變換器的建模與控制。介紹了PWM整流器的數(shù)學(xué)模型和數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，對(duì)比了矢量控制、直接功率控制、比例諧振控制和預(yù)測(cè)電流控制這四種電流控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)。建立了背靠背變換器的低頻與高頻的數(shù)學(xué)模型，介紹了變換器傳統(tǒng)的控制策略。以瞬時(shí)功率理論為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了系統(tǒng)的能量流動(dòng)。針對(duì)系統(tǒng)兩級(jí)變換器做并聯(lián)運(yùn)行，提出了減小零序電

3、流的控制策略。
　　 針對(duì)傳統(tǒng)控制策略的不足，在分析了負(fù)載突變時(shí)母線波動(dòng)的原因的基礎(chǔ)之上，利用負(fù)載功率前饋的控制策略抑制了負(fù)載波動(dòng)對(duì)母線電壓的影響。分析和仿真驗(yàn)證了采用協(xié)調(diào)控制對(duì)系統(tǒng)性能的提升，最后對(duì)電容最小化理論做了初步研究。
　　 在自行設(shè)計(jì)搭建的3kW試驗(yàn)平臺(tái)上，進(jìn)行了理論分析的驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了背靠背變換器系統(tǒng)能量雙向流動(dòng)、有功和無(wú)功可控，負(fù)載功率前饋的控制策略能夠減小負(fù)載波動(dòng)引起的母線電壓波動(dòng)。并進(jìn)行了電容減小時(shí)