大功率逆变器三相不平衡抑制技术的研究与实现

论文摘要

随着科学技术的日益发展,现代用电设备对于电能质量的要求越来越高,不间断电源（Uninterruptible Power Supply,UPS）能够在市电故障或正常情况下为负载提供干净、稳定、可靠的电能,因而得以广泛应用。近年来,随着电力电子、微处理器控制、自动控制等先进技术的发展,UPS朝着智能化和网络化、数字化、绿色化、高频化及并联冗余技术发展。输出电压波形的质量是UPS的一个关键指标,而影响该指标的关键又在于三相不平衡负载导致的输出电压不平衡,因此,三相不平衡的抑制显得十分重要。本文通过理论分析、实验验证的方法研究UPS的数字化控制和三相不平衡的解决方案。本文所研究的内容来源于项目“基于DSP的大功率UPS主控系统的研发”,是华南理工大学电子与信息学院与广东创电电源有限公司合作的实际科研项目。本文对逆变器的空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM）控制技术、三相不平衡抑制技术进行了比较深入的研究。本文介绍了逆变器的SVPWM技术,在讨论其基本原理的基础上,对其控制算法的DSP实现进行了介绍,针对本文所参与项目,提出了相应的SVPWM控制策略;分析了UPS在三相不平衡负载下电压输出不平衡的原理,指出了负序电压和零序电压是造成输出电压不平衡的原因,设计了2组d-q旋转坐标系下的PI控制器以解决输出电压不平衡问题。在采用TMS320F2812DSP芯片作为主控芯片的40kVA三相UPS样机中进行了相关实验,实验结果验证了相关算法的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 UPS 的功能特点
• 1.3 UPS 的分类
• 1.3.1 被动后备式UPS
• 1.3.2 在线互动式UPS
• 1.3.3 双转换式UPS
• 1.3.4 Delta 变换在线式UPS
• 1.3.5 不同结构形式UPS 的主要性能比较
• 1.4 UPS 技术的主要发展方向
• 1.5 逆变器控制策略
• 1.5.1 UPS 常用控制方案
• 1.5.2 本文逆变器控制方法
• 1.6 课题来源及本文研究内容及结构安排
• 第二章 空间矢量PWM
• 2.1 引言
• 2.2 矢量控制中的坐标变换
• 2.2.1 CLARKE 变换
• 2.2.2 PARK 变换
• 2.3 SVPWM 技术概况
• 2.4 SVPWM 基本原理
• 2.4.1 开关状态和基本矢量
• 2.4.2 参考系映射关系
• 2.4.3 参考电压所在扇区判断
• 2.4.4 开关状态时间计算
• 2.4.5 SVPWM 控制算法实现
• 2.5 本章小结
• 第三章 三相不平衡抑制
• 3.1 引言
• 3.2 三相逆变器数学模型
• 3.3 三相不平衡的解决方案
• 3.3.1 线性负载解决方案
• 3.3.2 三相不平衡抑制综合解决方案
• 3.4 实验结果和分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统实现
• 4.1 引言
• 4.2 系统的硬件设计
• 4.3 系统的软件设计
• 4.3.1 主控芯片
• 4.3.2 软件调试平台
• 4.3.3 Q 格式
• 4.3.4 DSP 程序控制
• 4.4 实验结果
• 4.5 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢