单相和三相ups逆变控制及其并联控制技术研究

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1、中图分类号：TM464论文编号：102870318-SX062学科分类号：080800硕士学位论文单相和三相UPS逆变控制及其并联控制技术研究研究生姓名刘丹学科、专业电气工程研究方向功率电子变换技术指导教师肖岚教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonControlTechnologyofSinglePhaseandThr

2、eePhaseUPSInverteranditsParallelSystemAThesisinElectricalEngineeringByLiuDanAdvisedbyProfessorXiaoLanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着用户对电能质量的要求不断提高，多模块UPS冗余并联系统逐渐成为各个行业用电设备的首要选择。而逆变器作为UPS系统的重要

3、组成部分，其稳定性直接影响整个UPS系统的可靠性。因此，研究PWM逆变器冗余并联控制技术，提高并联系统的可靠性，促进UPS在各类重要场合的应用具有重要意义。本文研究的PWM逆变器为桥式拓扑结构，为了隔离，输出侧带有工频变压器，利用变压器漏感和输出电容组成LC滤波器。本文分别建立单相及三相PWM逆变器数学模型，研究各自的控制策略。对于单相PWM逆变器，采用基于电压环PR准比例谐振控制、电流环P比例控制的双环控制策略，采用电压环多谐振控制器和负载电流前馈补偿方法，抑制非线性负载下输出电压畸变。提出直流母线电压宽范围变化时控制器参数设计方

4、法；采用从变压器原边PWM脉冲中提取直流分量并引入闭环控制的方法，有效抑制变压器偏磁。对于三相PWM逆变器，采用电压环、电流环双PIR调节的双环控制策略，电流环谐振环节抑制非线性负载下的电压畸变，电压环谐振环节抑制不平衡负载下的负序电压分量，并通过仿真验证了所述控制策略的有效性。建立逆变器并联系统数学模型，分析并联系统环流产生原因，推导功率差与电压幅值、相位关系。提出基于输出阻抗模型补偿的改进周期同步控制策略，并采用基于CAN总线的无功调幅均流控制策略。为适应UPS工况下的应用，采用两段式锁相同步控制方案；分析模块热插拔电流冲击产生

5、原因，并提出基于负载电流反馈的并联系统模块热插拔缓冲控制方法。最后，通过仿真验证该缓冲控制策略的有效性。最后设计并搭建15kVA单相和三相UPS并联系统原理样机。实验结果验证了所提控制策略及方法的有效性。关键词：UPS冗余并联，双环控制，偏磁抑制，周期同步控制，热插拔缓冲I单相和三相UPS逆变控制及其并联控制技术研究AbstractAstheuser'sdemandforhigherpowerquality,multi-moduleUPSredundantparallelsystemhasgraduallybecometheprim

6、arychoiceoftheelectricalequipmentinvariousindustries.TheinverterisanimportantpartoftheUPSsystem,anditsstabilitydirectlyaffectsthereliabilityoftheentireUPSsystem.Therefore,itisofgreatsignificancetostudytheredundantparallelcontroltechnologyofPWMinverter,improvethereliabi

7、lityoftheparallelsystem,andpromotetheapplicationofUPSinallkindsofimportantoccasions.Inthispaper,thePWMinvertertopologyisabridgetopologicalstructurewiththeindustrialfrequencytransformerinthetheoutputsidetoisolate.AndtheLCfilteriscomposedoftransformer’sleakageandoutputca

8、pacitance.Themathematicalmodelsofsingle-phaseandthree-phasePWMinverterarerespectivelyestablishedinthepaperandtheircon