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在线式大功率UPS整流器控制系统研究

2020-12-11阅读(308)

在线式大功率UPS整流器控制系统研究

论文摘要

不间断电源UPS（Uninterruptible Power System）作为后备电源和改善电网质量的一种重要装置，在工业生产和社会生活中得到广泛应用，其控制系统主要包括AC/DC整流、DC/DC升压、DC/AC逆变三大控制模块。整流器是UPS系统的关键部分，要求它在带线性和非线性负载的情况下都能为后级的逆变器和蓄电池组提供稳定可靠的高效直流电，其控制技术受到控制学界的广泛关注。本文以UPS的前级AC/DC变换为研究对象，在讨论整流器的控制理论和控制技术的基础上，将T-S模糊PID控制理论引入到了UPS整流器的控制器中，设计了以TI公司的TMS320F2808的DSP芯片为核心的智能整流稳压控制器。理论仿真和样机实验都验证了该控制器的有效性。本文的主要内容有：1.首先对当今UPS现状、发展趋势及AC/DC主要控制技术进行了概述。分析了12-Pulse整流器的整体结构、整流器直流母线稳压控制技术及利用DSP的ePWM模块实现了12-Pulse整流器SCR驱动的控制技术，介绍了各种控制技术之间的优缺点，为后面的系统分析、程序设计等打下基础。2.硬件部分，通过构造整流器的整体框图及整流器周边的一些关键电路，分析了整流器系统硬件的各个主要组成部分的工作原理。软件部分，选择T-S模糊PID控制器作为整个系统的控制方案，并基于DSP芯片进行实现，展开程序编写。3.针对所选方案是否真正可行这一问题，在MATLAB的SIMULINK平台及硬件仿真平台上对所选方案进行了仿真，仿真结果表明了方案的可行性。在实际样机上进行大量实验测试，测试结果充分证明本文采用控制策略在AC/DC输出稳压控制中能起到很好的作用，整流器的输出满足实际要求。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 不间断电源（UPS）技术
  • 1.2 UPS 的稳压控制技术
  • 1.2.1 PID 控制
  • 1.2.2 状态反馈控制
  • 1.2.3 滑模变结构控制技术
  • 1.2.4 模糊/神经网络控制
  • 1.2.5 重复控制
  • 1.3 双变换式 UPS 的整流技术研究现状
  • 1.3.1 不可控整流
  • 1.3.2 相控整流
  • 1.3.3 高频 PWM 整流
  • 1.4 本论文的主要工作及研究内容
  • 1.4.1 本论文的研究内容
  • 1.4.2 本文的创新之处
  • 第二章 在线式 UPS 整流电路方案的选取
  • 2.1 技术指标
  • 2.1.1 整机总体指标
  • 2.1.2 输入级整流器特性
  • 2.2 12-Pulse 整流器系统特性分析
  • 2.3 12-Pulse 整流电路分析
  • 2.3.1 12-Pulse 整流电路的开关函数
  • 2.3.2 12-Pulse 整流电路系统特性分析
  • 2.4 负载特性的分析
  • 2.4.1 12-Pulse 整流器充电子系统特性分析
  • 2.4.2 三相逆变器负载
  • 2.5 整流器直流输出滤波器设计
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 T-S 模糊 PID 控制器的设计
  • 3.1 T-S 模糊 PID 控制器的概述
  • 3.2 T-S 模糊 PID 控制器研究现状
  • 3.3 T-S 模糊 PID 的系统设计
  • 3.3.1 预备知识
  • 3.3.2 数字化 T-S 模糊 PID
  • 3.3.3 T-S 模糊 PID 控制器的结构性分析
  • 3.3.4 T-S 模糊 PID 的新计算方法
  • 3.4 T-S 模糊 PID 控制器 IO 稳定性分析
  • 3.5 T-S 模糊 PID 规则库建立
  • 3.5.1 PID 自整定规律
  • 3.5.2 模糊控制规则后件参数的确定
  • 3.6 本章小节
  • 第四章 母线稳压闭环 SIMULINK 系统仿真
  • 4.1 稳压控制器的设计
  • 4.2 稳压控制系统仿真研究
  • 4.2.1 SimPowersystem 仿真
  • 4.2.2 仿真算法分析
  • 4.2.3 仿真模型建立
  • 4.2.4 仿真参数设置
  • 4.3 稳压控制系统仿真结果分析
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 基于 F2808 整流控制系统实现
  • 5.1 12-Pulse 整流器控制系统结构
  • 5.2 12-Pulse 整流控制系统的硬件实现
  • 5.2.1 TMS320F2808 数字信号处理器
  • 5.2.2 信号检测电路
  • 5.3 12-Pulse 整流控制系统各功能要求的实现
  • 5.4 基于 DSP 的 12-Pulse 整流控制系统软件实现
  • 5.4.1 12-Pulse 信号产生
  • 5.4.2 市电同步控制
  • 5.4.3 直流母线稳压算法及电流控制算法
  • 5.4.4 基于 DSP 12-Pulse 整流器相关软件保护功能
  • 5.5 实验测试与结果分析
  • 5.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 攻读硕士学位期间完成与发表的论文
  • 攻读硕士学位期间参加的科研项目

    • 相关论文文献

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