硕士论文-中频电源波形控制策略研究

中国科学院电工研究所硕士学位论文中频电源波形控制策略研究姓名：黄沁申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：李耀华20040618中频电源波形控制策略研究作者：黄沁学位授予单位：中国科学院电工研究所相似文献(10条)1.学位论文史鹏飞单相UPS数字化波形控制技术研究2006本文致力于单相UPS数字化波形控制技术的研究。由于UPS应用越来越广泛，对供电质量的要求不断提高，因此UPS输出电压波形控制技术，特别是数字化控制技术的研究成为当今UPS技术研究的热点。好的输出波形包含两个方面的要求：稳态精度高和动态响应快。本文围绕这两点，研究了重复控制技术和基于重复控制的复合控制技术，并对UPS输出电压波形控制技术相关的偏磁补偿技术进行了研究。在把负载电流视为扰动输入的前提下，建立了逆变器的连续状态空间模型和离散状态空间模型，并在MATLAB环境下建立了包含死区的精确仿真模型，为以后的分析设计奠定了基础。分析了理想状况下逆变器输出电压谐波情况，并指出实际情况下造成输出电压波形畸变的主要原因：死区效应和非线性负载扰动，进而阐明了波形控制的必要性。重复控制源于控制理论中的内模原理，是一种基于周期补偿的控制，能够完全消除周期扰动造成的波形畸变，得到高精度的稳态输出波形。但由于其自身的局限性，导致动态性能较差。分析了重复控制系统的稳定性，给出了设计思想和设计实例。在此基础上，引入了一种奇次谐波重复控制器，分析了内模的改进方法，给出了设计思想和设计实例。瞬时值反馈能够改善逆变器的动态性能，而重复控制能够获得质量较高的稳态波形，两者结合能得到动态响应快、稳态精度高的输出波形。本文重点研究了极点配置与重复控制串联、电压微分反馈与重复控制串联和带积分环节的电压微分反馈与重复控制串联三种方案。仿真和实验结果证明瞬时值反馈和重复控制互为补充，不仅改善了逆变器动态性能而且获得了精度更高的稳态波形。工频隔离变压器直流偏磁补偿是UPS必须解决的一个问题。本文详细分析了工频隔离变压器偏磁饱和的原理，阐明了逆变桥输出电压中很小的直流分量导致变压器原方产生很大偏磁电流的机理。在使用原方电流反馈控制的基础上，引入了软件偏磁补偿和硬件偏磁补偿两个概念，同时引入一种提高偏磁补偿精度的方法，给出了设计思想和设计实例。2.期刊论文耿攀.戴珂.魏学良.张凯.康勇.GengPan.DaiKe.WeiXueliang.ZhangKai.KangYong三相并联型有源电力滤波器电流重复控制-电工技术学报2007,22(2)首先通过对数字PI调节器的仿真和实验指出了它在有源滤波中的局限性,提出将重复控制引入到电流环中以提高稳态性能.进而将重复控制和PI控制器并联用于并联型有源电力滤波器输出电流波形控制,其中PI控制保证系统动态性能,而重复控制提高输出电流波形跟踪精度.文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性,实验和仿真表明采用该方法后,可以显著改善滤波效果.3.学位论文周亮基于内模原理的逆变器波形控制技术研究2006本文的主要内容是关于逆变器系统输出电压波形控制技术。一个有效的逆变器波形控制器应该能很好的跟踪正弦指今，并且能很好的抑制负载扰动，包括线性负载和非线性负载，同时应有良好的动态响应特性。把负载电流看成扰动输入，分别建立了单相逆变器和三相状态空间模型，分析了造成逆变器输出波形畸变的原因，包括死区效应和负载扰动，指出了波形控制的必要性。对于三相逆变器，分别推导了在静止坐标系和旋转坐标系下的模型，对比了两种坐标系下模型的异同。为了得到高精度的稳态输出波形和动态响应好的波形，对重复控制技术及重复控制结合瞬时值控制进行了研究。重点阐明重复控制结合瞬时值控制的思路，提出了一种结构简单，调试方便的双环控制器。两种控制方案互为补充，各司其职，不仅改善了逆变器的动态性能而且获得了精度更高的稳态波形。给出了设计方法和设计实例。讨论了三相逆变器的波形控制。对于三相逆变器的波形控制，对比调研了静止坐标系和旋转坐标系下两种控制方案，采用了所提出的双环结合重复控制器，在静止坐标系下对三相逆变器的波形控制及抗不平衡负载性能做了仔细的实验研究。最后分析了旋转坐标系下能实现稳态无静养的比例积分器在静止坐标系下的等效形式，提出包含单次谐波内模的谐振控制器。为了数字实现谐振控制器，简要分析了Delta变换及Delta算子，及其在数字滤波器中的应用，给出了数字式的比例谐振控制器在DSP中数字实现的方法。结合双环控制和谐振控制器，提出了两种包含谐振控制器的双环控制策略，进行了仿真研究。4.期刊论文刘飞.邹云屏.李辉.LIUFei.ZOUYun-ping.LIHui基于重复控制的电压源型逆变器输出电流波形控制方法-中国电机工程学报2005,25(19)该文将重复控制和状态反馈方法用于一种混合有源电力滤波器中的电压源型逆变器的输出电流波形控制,其中状态反馈环节保证了系统的稳定性,而重复控制环节提高了输出电流波形的跟踪精度.文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性.实验结果表明采用该方法后,可以取消逆变器输出滤波器中的电阻元件,减小运行损耗,同时显著改善滤波效果,适合于高电压大电流场合的谐波治理.5.学位论文张宁逆变器波形控制及辅助功能研究2006目前在许多重要场合使用了逆变器，对逆变器的输出电压的波形、动态响应速度和技术功能的要求也越来越高。因此进一步开展提高逆变器性能研究是十分必要和有意义的。本文主要研究三相逆变电源的波形控制以及一些逆变器功能的设计，主要内容有如下几个方面：三相逆变电源是多输入多输出的耦合系统，由于坐标变换和空间电压矢量概念的引入，使得三相系统可以灵活的在各种坐标系之间转换。本文将负载处理为扰动基础上，建立了三相逆变电源在静止ABC、静止、旋转dq坐标系下的数学模型。并使用matlab软件对三相逆变器进行了仿真，考虑了死区对逆变器的影响。最后分析了影响逆变器输出电压波形的几个重要原因。为了获得高质量输出电压，发展了多种多样的波形控制技术。基于三相系统在dq坐标下的特点，本文介绍了重复控制内模的控制器，对实际系统设计了重复控制器并在matlab中进行了仿真给出了仿真波形。通过数学分析和仿真说明了重复控制存在动态响应速度慢和存在稳态误差的缺点，给出了PI瞬时值控制加重复控制内模的控制器。最后比较的PI瞬时值控制加重复控制内模的控制器和重复控制、PI瞬时控制在带整流性负载和突加负载的波形，指出了PI瞬时值控制加重复控制内模的控制器在三相逆变器中的优点。为了保证逆变器对负载供电的质量和供电安全，还设计了逆变器切换和抗冲击性负载的功能。在切换中使用数字化锁相环保证两台逆变器能够时刻保持相位的一致。分析了导致输出变压器直流不平衡的主要因素，在此基础上使用软件抗偏磁的方法来抵消变压器的直流偏磁。实验结果表明，所提方案简单有效，大大改善了系统的性能和可靠性。6.期刊论文张凯.康勇.熊建.陈坚.ZhangKai.KangYong.XiongJian.ChenJianUPS逆变电源重复控制技术研究-华中理工大学学报(自然科学版)2000,28(6)将重复控制技术应用于UPS逆变电源，构成了一种高性能、低成本的波形控制系统．分析了系统稳定性、稳态误差和收敛速度，并在此基础上提出了一种重复控制器频域设计方法．实验表明，采用该控制方案能将UPS带非线性负载时的波形失真降到1.1％．7.学位论文张凯基于重复控制原理的CVCF-PWM逆变器波形控制技术研究2000该文的研究主题是基于重复理论的CVCF(恒压恒频)-PWM逆变器波形控制技术.该章首先介绍了(电压型)PWM逆变器的基本原理、电路结构和应用范围.然后,针对该研究所涉及的用于交流稳定电源的CVCF-PWM逆变器,指出了波形控制技术研究的重要性,并对其研究现状做了简单的综述,在对比多种波形控制技术研究的重要性,并对其研究现状做了简单的综述,在对比了多种波形控制方案的基础上,指出了重复控制相对于其他控制方案的优点,最后介绍了该文的研究内容.8.学位论文吴浩伟基于电压控制模式的PV系统并网技术2006随着世界工业的发展，能源的紧张，基于光伏等新能源的分布式并网发电系统得到了广泛的关注。并网逆变器作为整个系统的重要组成部件，对系统的并网性能起关键性的影响。目前并网逆变器普遍采用的是电流控制模式，虽然能够取得良好的控制效果，但输出被控制为电流源的特性，不符合普通用户的需求，只能工作在并网状态下，其进一步的发展受到制约。针对这一现状，本文从电压控制模式的思路出发，提出了一种新颖的、通过主动谐波注入间接控制并网电流的控制方案，仿真和实验结果表明了本方案可行、有效，为逆变器并网技术探索了一条新的研究思路。控制对象的数学模型和控制规律是实验研究的基础。本文首先利用状态空间平均法建立了单相半桥逆变器的数学模型，随后分析了基于电感连接的两个电压源间的功率流动特性和控制规律，并介绍了一种数字化的功率检测方法。基于电压控制型逆变器并网的简化模型，本文提出了一种提高并网电流质量的新方法，即通过主动注入谐波电压，将并网电抗上的谐波压降补偿为0，以达到抑制谐波电流产生、降低并网电流THD的目的；通过对重复控制理论的相关讨论，分析了重复控制的原理、结构和相关性能，并结合具体的逆变器实例设计了基于重复控制的谐波抑制器；通过对单相qpII?谐波电流检测法分析，将其扩展运用到单相电路的谐波电压检测中，提出了一种基于三角函数正交特性的谐波电压检测方法；讨论了不可调度式系统逆变器功率环所需面对的问题，并提出对应的控制方案；最后通过软件仿真和硬件平台的实验证明了本方案能有效降低并网电流畸变、提高电流质量。分析了孤岛效应的产生原因、主要危害、检测原理和常见的检测方案，总结了目前常见检测方案的主要问题，提出了一种简单易行、基于电压正反馈的主动反孤岛方法，讨论了该方法设计中所需关注的主要问题以及对原有系统产生的影响，最后通过相关的仿真和实验证明了这个方法的有效性。指出本方案拥有基波和谐波各自独立调节的特性，并将其推广运用到波形控制领域，提出在波形控制上基波和谐波分离控制的构想，并设计了一种的“谐波重复控制+基波瞬时控制”并联型复合控制方案。仿真结果表明，该方案能能够有效发挥并联型复合控制的优势。9.期刊论文单庆晓.潘孟春.李圣怡.胡楷多电平逆变器输出波形控制技术研究-电力电子技术2003,37(6)多电平逆变器可以比较精确地补偿负载电流扰动,对此提出了一种新型控制方法.该方法结合了无差拍控制和重复控制的优点,采用模糊控制器决策输出PWM电平.实验验证了该方法的有效性.10.学位论文李俊林单相逆变器重复控制和双环控制技术研究2004本文主要内容是关于单相PWM逆变器的输出电压波形控制技术.好的输出波形包含两个方面的要求:稳态精度高和动态响应快.本文围绕这两点,分析了重复控制技术和双环控制技术,并进行了一系列仿真和实验.假设负载为阻性或者把扰动看作输入,分别建立了逆变器的连续状态状态空间模型和离散状态空间模型,并在MATLAB环境下建立了包含死区的精确仿真模型,为以后的分析设计打下基础.分析了造成逆变器输出波形畸变的原因,包括死区效应和负载扰动,指出波形控制的必要性.重复控制源于控制理论中的内模原理,是一种基于周期的补偿控制,能够完全消除周期扰动造成的波形畸变,得到高精度的稳态输出波形.但是由于其自身局限性,动态性能难以有更大提高.分析了重复控制系统的稳定性,给出了设计方法和设计实例.瞬时值反馈能够改善逆变器的动态性能,而重复控制能够获得质量较高的稳态波形,两者结合得到更高质量的输出波形.本文研究了极点配置与重复控制串联、PD控制与重复控制并联两种方案.实验证明两种控制方式互为补充,不仅改善了逆变器动态性能而且获得了精度更高的稳态波形.重复控制与瞬时控制结合在算法实现上较为繁琐,并且重复误差表较耗内存资源,加大了硬件成本.为此本文提出了输出波形的双环控制技术,比较分析了各种双环结构的性能.为了简化硬件系统和提高数字控制系统性能,研究了状态观测器和扰动观测器的设计.最后对内环电感电流反馈、带状态反馈解耦和