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动力蓄电池组测试系统变流技术研究

作　者: 张丽霞
导　师: 李和明；颜湘武
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 动力蓄电池组电流型PWM 空间矢量调制滤波器纹波
分类号: TM910
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

变流器是动力蓄电池组测试系统重要组成部分。本文针对动力蓄电池组测试对变流器的特殊要求,深入研究了变流器拓扑结构,控制策略和双向低纹波快速响应滤波器的设计。主要研究成果和结论如下:1提出了动力蓄电池组测试系统采用基于dq变换的空间电流矢量PWM双闭环控制策略。采用SVPWM达到了提高变换器能量转换效率,降低开关应力,以及优化开关次数,降低损耗的目的;采用基于dq同步坐标系下的电流空间矢量闭环算法,实现了变流器网侧高功率因数,以及高品质的动态响应能力。2在对滤波器理论进行深入研究的基础上,提出了基于切比雪夫多项式的高性能双向低纹波快速响应滤波器设计的新方法。设计了适用于动力蓄电池组测试系统的直流滤波器。将插入衰减法用于动力蓄电池组测试系统直流侧滤波器的设计,利用单端接载的综合方法计算直流侧滤波器参数,有效地减少了滤波器两端负载不匹配时对直流造成的平坦衰减;根据元件的均匀损耗使滤波器传输函数的归一化零极点位置左移的特性以及切比雪夫滤波器传输函数极点位置的分布特点,合理设置滤波器局部元件的损耗提高滤波器的响应速度;在传统的滤波器理论基础上,提出了适合直流滤波的切比雪夫滤波器阶数的选取方法,简化了滤波器的设计。经仿真和实验验证,滤波器具有响应速度快,滤波效果明显提高的优点。3提出了基于空间矢量的电流型PWM整流器辅以极性切换电路的动力蓄电池组测试系统变流器主回路设计方法。构造了可实现电压、电流全范围可调,双向变流,能量回馈等功能的动力蓄电池组测试系统变流器主回路。4完成了相控方式和PWM方式的动力蓄电池组测试系统变流器在MATLAB下的仿真建模并进行分析,验证了论文设计的基于dq变换的空间电流矢量双闭环控制策略,双向低纹波快速响应滤波器及变流器结构设计方法的正确性和先进性。5研制了基于dq变换的PWM方式的动力蓄电池组测试系统变流器的样机。并完成了整机调试,试验验证了以上方法的正确性和先进性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-21
  1.1 选题的重要意义  10-16
    1.1.1 动力蓄电池组测试概述  10-11
    1.1.2 动力蓄电池组参数的测量  11-15
    1.1.3 动力蓄电池组测试系统对变流技术的特殊要求  15-16
  1.2 国内外动力蓄电池组测试技术研究现状评述  16-19
    1.2.1 动力蓄电池组测试充放电方法研究  16-17
    1.2.2 动力蓄电池组测试变流技术的研究  17-18
    1.2.3 国内外动力蓄电池组测试技术发展概况  18-19
  1.3 论文研究内容  19-21
    1.3.1 课题研究背景  19
    1.3.2 论文主要工作  19-21
第二章动力蓄电池组测试系统CSR 控制策略研究  21-53
  2.1 电流型PWM 整流器的数学模型  21-25
    2.1.1 三相静止坐标系下的CSR 数学模型  21-23
    2.1.2 三相CSRdq 模型的建立  23-25
  2.2 电流型PWM 变流器信号发生技术  25-30
    2.2.1 二、三值逻辑转换  25-27
    2.2.2 三值逻辑PWM 状态切换  27-28
    2.2.3 三相CSR 调制信号预处理  28-30
  2.3 动力蓄电池组测试系统PWM 实现方法  30-43
    2.3.1 PWM 的实现方法分析  30-37
    2.3.2 SVPWM 与SPWM 的比较  37-43
    2.3.3 基于SVPWM 的动力蓄电池组测试系统  43
  2.4 动力蓄电池组测试系统的双闭环控制策略  43-52
    2.4.1 三相电流型PWM 整流器空间电流矢量定义及合成方式  43-46
    2.4.2 基于dq 变换的动力蓄电池组双闭环控制策略  46-52
  2.5 本章小结  52-53
第三章动力蓄电池组测试系统直流滤波器研究  53-82
  3.1 传统滤波器理论  53-65
    3.1.1 常用的RLC 滤波装置分析  54-56
    3.1.2 切比雪夫滤波器的特点及应用  56-57
    3.1.3 网络函数的零极点与网络的频率特性  57-59
    3.1.4 传输函数及有效衰减  59-63
    3.1.5 单端接载的LC 滤波器的设计  63-65
  3.2 双向低纹波快速响应滤波器的设计方法  65-75
    3.2.1 切比雪夫直流滤波器阶数的简易计算  65-68
    3.2.2 恒压源激励的双向低纹波滤波器参数设计  68-72
    3.2.3 五阶无损耗切比雪夫滤波器阶跃响应  72
    3.2.4 元件损耗对滤波器滤波效果的影响  72-74
    3.2.5 双向低纹波快速响应滤波器的实现  74-75
  3.3 滤波器各元件参数的计算实例  75-79
    3.3.1 晶闸管整流桥直流侧滤波器参数设计  75-78
    3.3.2 PWM 整流桥直流侧滤波器参数  78-79
  3.4 其他提高滤波器响应速度的方法  79-81
    3.4.1 谐振电流提高响应速度  79-80
    3.4.2 可控阻尼滤波器设计  80-81
  3.5 本章小结  81-82
第四章动力蓄电池组测试系统变流器结构研究  82-106
  4.1 线性调节器方式的动力蓄电池组测试系统变流器  82-85
    4.1.1 线性调节器的工作特性  82-84
    4.1.2 线性调节器方式的动力蓄电池组测试系统的特点  84-85
  4.2 相控方式的动力蓄电池组测试系统变流器  85-89
    4.2.1 相控方式动力蓄电池组测试系统主电路结构  85-86
    4.2.2 相控方式变流器谐波分析  86-89
    4.2.3 相控整流电路在动力蓄电池组测试中的应用  89
  4.3 PWM 变流方式的动力蓄电池组测试系统变流器  89-105
    4.3.1 电压型PWM 整流器和电流型PWM 整流器的比较  89-91
    4.3.2 电流型PWM 方式的动力蓄电池组测试系统  91-92
    4.3.3 电流型PWM 的谐波分析  92-94
    4.3.4 三相电流型PWM 变流器主电路参数设计  94-105
  4.4 本章小结  105-106
第五章动力蓄电池组测试系统仿真研究  106-134
  5.1 相控方式的动力蓄电池组测试系统变流器仿真  106-119
    5.1.1 仿真中的模型设置  106-108
    5.1.2 快速响应滤波器的仿真  108-115
    5.1.3 快速响应滤波器性能比较仿真  115-119
  5.2 基于电流型PWM 的动力蓄电池组测试系统变流器仿真  119-132
    5.2.1 电流型PWM 变流器开环仿真  119-127
    5.2.2 电流型SVPWM 单闭环仿真  127-129
    5.2.3 基于dq 变换的电流型PWM 双闭环控制仿真  129-132
  5.3 本章小结  132-134
第六章动力蓄电池组测试系统试验样机设计及试验研究  134-163
  6.1 动力蓄电池组测试系统试验样机硬件构成  134-144
    6.1.1 晶闸管相控整流动力蓄电池组测试系统  134-135
    6.1.2 电流型SVPWM 动力蓄电池组测试系统  135-144
  6.2 动力蓄电池组测试系统控制部分软件设计  144-148
    6.2.1 晶闸管整流桥控制部分  144-145
    6.2.2 电流型PWM 整流桥控制部分  145-148
  6.3 动力蓄电池组测试系统试验研究  148-161
    6.3.1 相控方式的动力蓄电池组测试系统充放电试验  148-153
    6.3.2 电流型PWM 方式的动力蓄电池组测试系统充放电实验  153-161
  6.4 本章小结  161-163
第七章结论与展望  163-165
  7.1 主要创新与结论  163
  7.2 今后的工作  163-165
参考文献  165-174
致谢  174-175
个人简历、在学期间参加的科研工作及学术论文发表  175-176

动力蓄电池组测试系统变流技术研究

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