交流侧串联准单级式高频隔离型AC-DC功率变换系统研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaofeixiaheiwa
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着可再生能源与电动汽车的快速发展,直接接入中高压电网的蓄电池充放电系统逐渐成为研究热点,对相应的交直流变换器的电压及功率等级提出了更高要求。准单级式高频隔离型AC-DC变换拓扑因其高功率密度及高工作效率、长使用年限等诸多优势,在并网储能变换技术中得到广泛关注。受限于现有准单级式变换拓扑的电压功率等级,尚难以适应储能系统的高压化、大功率化的发展趋势。为了扩展此类变换器的电压功率等级以使其适应储能系统的实际需求,提出一种新型交流侧串联准单级式高频隔离型AC-DC功率变换系统,并对其拓扑结构、稳态特性、电网谐波影响机理及闭环控制等方面进行了详细研究。首先对准单级式高频隔离型AC-DC变换模块的工作原理进行分析,针对其内部高频环流与相邻的开关周期里电流耦合问题,推导出电流特性优化三移相角调制,在消除环流和实现电流解耦的同时,保证了漏感电流应力最小。其次,给出了新型交流侧串联准单级式高频隔离型AC-DC功率变换器的总体结构,对其进行数学建模,得到各个电气变量的稳态关系式。由于所提出的拓扑属于输入串联、输出并联型结构,难以保证每个模块的交流滤波电容容值和变压器漏感值完全一致,会导致模块间电容电压不均衡问题,对各模块交流滤波电容电压偏差成因进行分析。再次,推导网侧电流在电网谐波干扰下的表达式,以揭示电网谐波影响的机理。为去除网侧电流受电网低次谐波干扰产生的波形畸变,电流环采用准比例谐振(PR)与重复控制相结合的的闭环控制器。对准PR控制和重复控制的结构与性能进行分析,对如何设计复合控制器进行深入研究,以保证系统的全局稳定。此外,针对交流滤波电容电压不均衡问题,给出包含交流滤波电容电压均衡控制策略和电流闭环控制的系统总体闭环控制方案,并进行详细的仿真分析。最后,搭建基于DSP+FPGA的两模块串联的新型变换器实验平台,对其硬件方案和软件程序进行详细设计。并对所提出变换器拓扑及其控制方案进行详细的实验验证。
其他文献
现代工业自动化对电机伺服应用产生了越来越高的要求,包括位置精度,动态响应,电磁兼容等等。同时伴随工业自动化对实时性和数据带宽的要求,工业以太网也快速发展。目前工业领域通常采用电流环硬件加速器的方式实现高动态响应,但既往的硬件结构存在灵活性较差,资源浪费,控制逻辑复杂等问题。同时,目前主流的电机控制SoC缺乏对工业以太网的支持。为弥补既往研究的不足,本课题设计和开发了面向工业伺服控制的专用SoC和配
作为可持续发展的清洁能源与大电网发电之间的桥梁,并网逆变器的地位凸显的十分重要。其中直流母线电压/无功功率型(DC bus voltage and reactive power control type,DCVQ)并网逆变器受到了越来越多的关注。本文围绕DCVQ型自同步并网逆变器的设计以及在面对接入电网运行时可能出现的非理想工况展开分析,对馈送入电网的电流进行了补偿治理。首先,建立逆变器的主电路平
近年来,空间核能逐渐成为航天发展大背景下的一大重要研发领域,也是我国迈入航天强国的一大关键突破节点。电力系统是空间探索活动中的重要组成部分,而建立火星地表核电站基地为人类持续探索提供稳定电能供应是近年来火星探索活动的重要方向,空间核能液态金属朗肯循环因其输出功率大、循环效率高、系统稳定性强的优点逐渐成为星表核电源的理想选择。将我国核电领域与航天领域的优势相结合,加快开展空间核电源系统的研发工作是本
永磁同步电机具有高可靠性,高控制精度等优点,在机器人伺服控制以及航空航天等领域得到广泛的应用,但其性能也越来越无法满足日益提高的现代工业飞速发展的需求,于是开绕组永磁同步电机系统被提出,并被广泛应用于电动汽车等领域。直接转矩控制策略作为一种高性能控制策略具有简单的控制原理,良好的鲁棒性以及优秀的快速动态响应性能,同样受到学者广泛关注。本文对开绕组永磁同步电机系统电磁理论模型进行分析,应用直接转矩控
W火焰锅炉由于其与众不同的炉体结及燃煤原理,在燃用低挥发分煤种时发挥了独特的优势,而我国的此类煤种储量巨大,价格低廉,因此如何利用W火焰锅炉对难燃煤种实现更加高效地燃烧,是我国相关科研单位所研究的重要课题。某电厂中心风旋流燃烧器600MW W火焰锅炉在应用过程中出现了NOx排放量高,结渣严重,炉内偏烧等问题,本文通过建立气固两相气固两相试验台,使用PDA(三维激光多普勒测速仪)进行气固两相试验,对
经济发展模式的转变以及全球气候问题的威胁,推动我国新能源,尤其是风电产业的不断发展升级。但伴随其在电网中渗透率不断提高的,是风电的不确定性和波动性给电网带来的威胁。目前,由于日前功率预报存在较为严重的预报误差,由此产生的弃风和违约既给电网带来了压力,也严重影响了风电的竞争水平。本文以概率分布模型为基础,在有储能和无储能的情况下,分别制定了基于原始预报数据的二次计划曲线,研究分析不同因素对计划制定的
随着我国构建新能源为主体的新型电力系统战略目标的提出,风电参与调频逐渐成为保证高比例新能源电力系统频率稳定安全的必然趋势与迫切要求。风电出力的波动性导致风电调频能力也具有波动性,如何对风电调频能力进行量化评估,进行风电与常规电源一次调频的协调控制研究,亟需解决。本文针对直驱式风电机组,就调频能力评估方法、风电调频控制策略和风电场与常规电厂联合一次调频的协调控制问题展开了研究。根据直驱式风电机组的工
逆变器作为分布式系统的关键环节,直接影响着系统的稳定性和可靠性。而离网运行的逆变器通常面临着严峻的不平衡负载问题。相比分裂电容和中点变压器等应对措施,三相四桥臂逆变器具有控制灵活,抗不平衡负载能力强,结构轻便等优点,被较多学者关注与研究。模型预测控制作为一种较为新颖的算法,伴随着近年来微处理器的快速发展,在电力电子领域的应用逐渐增多。其能够有效应对多输入多输出系统,从整体上对三相四桥臂逆变器进行控
感应电机因其结构简单,强耐用性,高可靠性及低成本等优点被广泛应用于变频调速系统。感应电机的高精度调速依赖于转速的闭环控制。在实际工程的应用中,通常采用编码器或旋转变压器等速度传感器来获取电机转速,但这一方面增加了调速系统的成本,另一方面降低了系统的可靠性。而无速度传感器感应电机控制可以摒弃价格高昂的速度传感器并且有利于简化控制结构,因此受到了广泛的研究。随着无速度传感器感应电机控制在实际工程中的应
高炉煤气作为钢铁冶炼过程中的主要副产物之一,由于其含有有毒成分一氧化碳而无法进行直接排放,燃烧利用时针对其回收利用的一种有效的利用方式,而由于其热值低,着火及稳燃困难,工业上常采用预热的方式来使其稳定燃烧,传统的采用锅炉尾部烟气余热的预热设备较为庞大,烟气出口温度较低,预热温度有限,因而本文提出了采用电磁感应加热的方式对于高炉煤气进行预热。首先提出了用于预热高炉煤气的电磁感应加热设备的基础结构方案