单周期控制ZVS PWM全桥三电平变换器

论文摘要

在“非并网风力发电”系统中,由于没有电网,发电功率的控制只能依赖于对负载电流的控制,需要一种控制输入功率的特殊电流源变换器以及配电来实现。因为发电机转矩与电枢电流成正比,所以通过控制发电机输出电流ia,就可以达到控制发电机转矩Tg的目的。单周期控制技术相比传统的电压型控制和电流型控制而言,在对输入电压扰动和负载扰动的快速动态响应方面优势显著,非常适合应用在这种特殊电流源变换器中。单周期控制是一种新颖的非线性控制策略,其基本思想是控制开关的占空比,使其在每个周期内的开关变量的平均值与控制参量相等或成比例,它能在一个开关周期内自动消除瞬态误差,使前一个周期的误差不会带到下一个周期。单周期控制具有响应快、开关频率恒定、控制电路简单和易于实现等优点,是一种很有前途的控制方法。本文阐述了全桥三电平变换器和单周期控制技术的提出及发展,分析了单周期控制原理并和传统的电压型、电流型控制作了比较,理论分析表明单周期控制具有优良的动态响应性能。重点分析了单周期控制ZVS PWM全桥三电平电流源的实现原理,给出了稳态工作原理、功率电路和控制电路的设计和实验结果,实验结果表明该变换器的控制方法简单、可靠和通用。为了完善全桥三电平变换器的控制策略,本文最后介绍了一种单周期控制宽电压输入范围的ZVS PWM全桥三电平恒流源,给出了该变换器的设计细节、稳态原理以及实验结果,实验结果表明了该变换器的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 全桥三电平变换器的研究现状
• 1.3 单周期控制技术
• 1.4 本文主要意义和研究内容
• 1.4.1 本文主要意义
• 1.4.2 本文主要内容
• 第二章 单周期控制技术与传统电压型和电流型控制技术的比较
• 2.1 PID 校正技术
• 2.1.1 PID 校正电压型控制技术及其特点
• 2.1.2 PID 校正电流型控制技术及其特点
• 2.2 单周期控制技术及其特点
• 2.2.1 抗输入电压扰动分析
• 2.2.2 抗负载干扰分析
• 2.2.3 跟随控制参考量的能力
• 2.3 本章小结
• 第三章 单周期控制ZVS PWM 全桥三电平电流源的理论分析
• 3.1 全桥三电平电流源的实现原理分析
• 3.2 单周期控制的全桥三电平变换器的适用性研究
• 3.2.1 全桥三电平变换器周期型线性切换模型
• 3.2.2 周期切换线性系统的一个周期状态能控分析
• 3.3 单周期控制的ZVS PWM 全桥三电平电流源工作原理
• 3.3.1 单周期控制的ZVS PWM 全桥三电平电路拓扑
• 3.3.2 控制参考量与被控电流的关系
• 3.3.3 稳态工作原理
• 3.4 开关管ZVS 的实现
• 3.5 本章小结
• 第四章 参数设计与实验验证
• 4.1 系统构成
• 4.2 控制电路
• 4.2.1 积分电路、反向电路与积分器复位电路
• 4.2.2 比较器电路
• 4.2.3 RS 触发器电路和最大占空比限制电路
• 4.2.4 矩形波发生电路
• 4.2.5 二分频电路和驱动信号产生电路
• 4.2.6 上升沿延时电路
• 4.2.7 驱动电路
• 4.3 功率电路设计与参数选择
• 4.3.1 开关频率选择
• 4.3.2 高频变压器设计
• 4.3.3 谐振电感
• 4.3.4 滤波电感
• 4.3.5 输出滤波电容
• 4.3.6 原边开关管
• 4.3.7 整流二极管的选择
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 单周期控制ZVS PWM 全桥三电平恒流源的研究
• 5.1 电路结构
• 5.2 稳态原理
• 5.3 功率电路及控制电路主要参数设计
• 5.4 实验结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 进一步工作设想
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文