文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
AC/DC电力变换装置控制设计与实现
姓名:高俊虎
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:兰海
2012-03-08
摘要由于人类生活水平及工业牛产水平的提高,电网中的用电设备日益增加,而不同的用电设备需要不同性质的电能。电力电子技术就是将一种电力变换为另一种电力,以满足不同负载的要求。电力变换依靠控制电力电子器件来实现,所以研究其控制技术有重要的实际意义。本课题以船用电力变换装置为背景,研究其/电力变换控制技术。根据系统本课题中,控制方法要依据其拓扑结构与晶闸管的特性来设计。/电力变换装置的控制包括两个方面,分别为控制策略设计与控制电路设计。在控制策略设计方面,首先对十二脉波整流电路进行原理分析与数学建模,然后对整流电路的输出进行了滤波参数的设计,最后设计合理的控制策略。由于十二脉波整流电路固有的非线性,当负载大范围变化时,传统的刂撇呗晕薹ㄊ视ο低车牟问化,影响最终的控制效果。而模糊逻辑控制能够在输入不精确的条件下工作,能够处理非线性问题。因此针对十二脉波整流电路设计了~种模糊控制器对输出电窠锌刂疲并与刂频男阅芙辛吮冉稀T贛躍肪诚露愿鞲龇椒ń蟹抡嫜在控制电路设计方面,由于现代电路设计特点是集成化、数字化,因此本课题选用于该芯片进行。硬件电路设计丰要涉及交流同步电路、电平转换电路、脉冲放大电路、直流采样电路、串口通信电路等。并在计,进行相应的软件设计,包括交流同步子程序、脉冲生成及分配子程序、电压采样子程序、串口通信子程序等。在通信程序设计时,采用协议,实现与上位机的数据传输。最后通过实验波形来验证硬件与软件设计的合理性。/电力变换装置控制设计与实现总体设计,其拓扑结构采用十二脉波整流电路,利用晶闸管作为电力变换器件。因此在证。公司的高性能数字信号处理器魑V骺刂菩酒馕У挠布杓凭环境下,针对硬件设关键词:/电力变换装置;晶闸管;模糊控制;籑
/电力变换装置控制设计与实现\..,瓺甈琒./.,籶甋甌,.,..,,甌..,.琹琾珼瑃瓵,,,,..痶
篈疍籇;;籪
第绪论课题背景和意义/电力变换技术现状在人类文明和技术发展的整个历史进程中,能源和动力发挥着至关重要的作用。电能作为一种特殊形式的二次能源,具有清洁、便于传输和控制的特点,已经成为现代主要的能量载体。现代社会的各行各业都依赖于优质、稳定的电能供应。但是公用电网提供的仪是频率、电压为某一固定值的电源。由于用电设备的类型、功能干差万别,虽然它们都用电工作,但对电能的电压、频率数值的要求却大不相同。电力电子技术就是利压、波形的电能,使用电设备处于各自理想的最佳工况,以获得最大的技术经济效益,或满足用电负载的特殊工况要求。电力电子技术产牛于世纪后半叶,现在已广泛应用于一般工业、交通运输、电力系统、家用电器等领域悄/电力变换装置是利用电力电骷ń涣鞯绫浠晃V绷鞯绲淖爸茫渤莆技术经历了交流电机一直流电机系统、汞弧整流器、可控硅整流系统等发展过程。整流装置在这期间体积越来越小,效率越来载高。如今,/电力变换技术广泛应用于各行各业,如冶金、化工、电源技术等。为了提高/电力变换装置的性能,以不断满足人们日益增长的各种需求,控制理论被广泛应用于整流技术中。例如在船舶电力系统中,/电力变换装置将发继续分配到后续的负载中。为了使变换后的电能满足后续负载的需要,/电力变换装置必须对输出的直流电压进行稳定、准确、快速的控制。所以,/电力变换装置的控制技术对整个整流系统,甚至整个船舶电力系统的正常工作有重大的意义。而控制技术反过来也促进了/电力变换技术,仍至整个电力电子技术的发展。目前,/电力变换技术根据电力电子器件和电路拓扑结构的不同,基本上可种整流电路的基本拓扑结构如图所示。第滦髀用电力开关与相应的控制技术,将一种频率、电压、波形的电能变换为另一种频率、电整流装置。整流是电力电子技术中出现最早的一种,其形式多种多样,各具特色。整流电机产生的电能进行处理,将其产牛的三相交流电变换为电压大小可控的直流电能,再以分为二极管整流电路、晶闸管整流电路、斩控整流电路与鞯缏匪闹帧U馑
娌【/电力变换技术的基本类型整流电路是二极管整流与直流斩波技术的结合,由于其可靠性差,成本高,目前只应用于小功率场合,大功率的应用十分有限。鞯缏凡捎肐热ǹ匦推骷魑电路的开关器件,其优点是功率因数高,引入的电流谐波含量低,被公认为是最有前途的一种整流技术,其控制技术是当今各国学者研究的热点,在中小功率领域已显现出其优良的性能。但由于其复杂性与不成熟性,鞯缏纺壳霸诖蠊β食『匣购苌儆泛的一种整流技术。特别是在大功率领域中,晶闸管整流技术已成为高性价比的最佳方为提高系统性能,往往需要在安装滤波装置与无功补偿装置。在大功率场合,常应泛使用的十二脉波整流电路,二