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串并联补偿式UPS并联变流器的设计与实现

作　者: 李扶中
导　师: 熊蕊
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 串并联补偿式UPS αβ坐标系双闭环控制结合重复控制极点配置
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 281次
引　用: 2次
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内容摘要

随着信息技术的发展,UPS逐渐被广泛地应用于银行、证券、军事、医疗、航空航天等众多领域。随着应用领域的拓展,对UPS性能要求也越来越高。一种高性能的新型串并联补偿式UPS应运而生。这种UPS系统是串联变流器和并联变流器的组合式结构,可分别单独进行研究。本文围绕串并联补偿式UPS系统,重点对并联变流器进行了分析、仿真和实验,详细讨论了并联变流器物理系统与控制系统的设计。本文通过介绍三相三线制串并联补偿式UPS的系统电路结构,提出采用直接控制策略分别将串联变换器控制为正弦电流源,将并联变换器控制为正弦电压源。对三相并联变流器系统进行性能研究、控制方案设计之前,本文第三章建立了并联变流器在三相静止abc坐标系、二相静止αβ坐标系和二相旋转dq坐标系下的数学模型。并指出,经过坐标变换后,abc坐标系下的可以转换为αβ坐标系下完全相同的α相逆变器和β相逆变器,从而消除了三相并联变流器在abc坐标系下三相之间的耦合现象,简化了控制器的设计。基于直接控制策略,本文推导并揭示了串并联补偿式UPS的有功功率流向和平衡特性,并阐述了并联变流器的电流补偿工作原理。为保证并联变流器能够输出一个与电网电压同相位的额定正弦波电压,并且能很好地抑制负载电流的扰动,在带线性负载和非线性负载时都具有良好的动态响应特性。本文通过分析比较,最终提出了在αβ两相静止坐标系下,采用双闭环结合重复控制的复合控制方案对三相并联变流器系统进行控制,并按照极点配置的方法对控制系统进行了设计。另外,本文在理论分析和设计的基础上,研制设计了一台500VA三相三线制并联变流器样机,给出了主电路硬件的设计过程,并详细介绍了控制电路外围硬件的设计与实现。通过仿真以及实验,证明了这种复合控制方案在并联变流器带各种负载,即使是带最严重的有滤波电容的三相整流桥的非线性负载时都有很好的输出电压波形校正效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 电力电子变换技术  8-9
  1.2 柔性交流输电系统技术  9-10
  1.3 UPS 系统的分类  10-14
  1.4 选题依据和本文主要研究内容  14-16
2 串并联补偿式UPS 的系统分析  16-22
  2.1 串并联补偿式UPS 的主电路结构  16-17
  2.2 系统的控制策略分析  17-20
  2.3 系统的工作原理  20-22
3 三相并联变流器的数学建模  22-32
  3.1 单相逆变器的数学模型分析  22-26
  3.2 三相并联变流器的数学模型分析  26-28
  3.3 坐标变换  28-32
4 三相并联变流器的控制系统设计  32-53
  4.1 三相并联变流器的工作特性分析  32-36
  4.2 三相并联变流器的控制方案  36-40
  4.3 双闭环结合重复控制器的设计  40-53
5 三相并联变流器的仿真分析  53-63
  5.1 系统仿真研究  54-55
  5.2 负载特性描述  55-56
  5.3 仿真结果  56-61
  5.4 仿真结果分析  61-63
6 三相并联变流器的设计与实验  63-77
  6.1 并联变流器系统的设计指标  63
  6.2 三相并联变流器的主电路设计  63-66
  6.3 三相并联变流器的控制电路设计  66-70
  6.4 三相并联变流器的保护电路  70-71
  6.5 实验结果与分析  71-77
7 全文总结  77-79
  7.1 本文工作总结  77-78
  7.2 今后工作展望  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-83
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文  83-84
附录2 并联变流器实验装置  84

串并联补偿式UPS并联变流器的设计与实现

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