冶金特种电力电子变换电源拓扑结构及控制方法研究

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1、学校代号10532学号B0909S0005分类号密级公开博士学位论文冶金特种电力电子变换电源拓扑结构及控制方法研究学位申请人姓名马伏军培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称罗安教授，朱英浩院士学科专业电气工程研究方向电能变换及先进控制理论论文提交日期2015年5月20日学校代号：10532学号：B0909S0005密级：公开湖南大学博士学位论文冶金特种电力电子变换电源拓扑结构及控制方法研究学位申请人姓名：马伏军导师姓名及职称：罗安教授,朱英浩院士培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2015年5月20日论文答辩日期

2、：2015年6月7日答辩委员会主席：张波教授SpecialPowerElectronicsSupplytopologies&ControlMethodsinMetallurgicalIndustrybyMaFujunB.E.(HunanUniversity)2008AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUni

3、versitySupervisorProfessorLuoan,ProfessorZhuYinghaoMay,2015湖南大学学位论女原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果，本论文不包含任。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：么０巧年月？日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使

4、用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密囚。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）作者签名：马使重曰斯：三＾梦年如Ｆ曰导师签名：曰期：之＾／户年＾月Ｊ曰棘冶金特种电力电子变换电源拓扑结构及控制方法研究摘要我国工业部门消耗的能源占能源消费总量的近三分之二，而

5、且越来越多的工业部门的用能方式转向电能形式，使得电能在终端能源消费中比例的持续提高。工业企业配电网是电能消耗和实现节能的重要环节。尤其多年以来，我国对工业用电领域仍不够重视，有些企业能源管理还处于粗放式阶段，企业电网用电设备老化、技术含量低、损耗大，负荷电能利用率低，节能装备效果和运行可靠性不理想，导致企业电能损耗大，严重限制了生产效益的提高。因此，提高电气设备的用电效率和电能质量，构建一个绿色，高效，安全的企业配电网是解决我国经济和社会快速发展过程中日益凸显的能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择。目前，高能耗冶金

6、工业的电气节能、负荷用能等电力电子电能变换系列关键技术和成套设备尚不成熟，节能效果有限。本文针对配电网电力电子变换和电能质量控制的关键瓶颈问题，以湖南省研究生创新基金项目和国家―863‖计划项目为依托，从企业配电网用中等功率或大功率多功能复合型PWM整流器、电磁搅拌用高效两相正交逆变器、多模块并联直流电源等几个方面，深入研究了企业配电网高效电力电子变换及控制的相关理论和方法。研究内容涵盖了高效电力电子变换装置的工作机理、结构模型、控制算法、优化设计、以及应用时关键工程技术问题等方面，初步形成了一套高效电力电子变换及控制的基本研究方法和技术

7、方案，本文研究重点及获得的主要成果表现在以下几个方面：(1)研究了一种多功能复合型PWM整流器及其综合控制方法，既可以实现PWM整流功能，同时也能补偿邻近非线性负载产生的无功和谐波。针对谐波抑制，提出了一种基波域dq旋转坐标下的谐波综合控制方法，将6k±1次的特征谐波变换成基波域dq旋转坐标下的6k次的一种谐波，这样谐波控制器的数量大大减少，降低了控制系统的复杂度；为了保障PWM整流器在电网电压不平衡情况下的稳定运行，研究了一种正序dq旋转坐标下的电流联合控制方法，在正序同步旋转坐标下实现正序和负序电流的联合控制，同时结合前馈和反馈控制，

8、提高系统的响应性能。(2)为了满足大功率应用场合，提出了一种LC串联滤波式三电平PWM整流器，该装置能实现PWM整流和补偿功能的有效集成，在分析其工作原理和运行性能的基础上研究了最小电压运行时