PWM整流器级联系统大信号稳定性分析及改善方法研究.pdf

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1、硕士学位论文PWM整流器级联系统大信号稳定性分析及改善方法研究RESEARCHONLARGESIGNALSTABILITYANALYSISANDIMPROVEMENTMETHODOFPWMRECTIFIERCASCADESYSTEM张晓兵哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM461.5学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文PWM整流器级联系统大信号稳定性分析及改善方法研究硕士研究生：张晓兵导师：贲洪奇教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学

2、ClassifiedIndex:TM461.5U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONLARGESIGNALSTABILITYANALYSISANDIMPROVEMENTMETHODOFPWMRECTIFIERCASCADESYSTEMCandidate：ZhangXiaobingSupervisor：Prof.BenHongqiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEng

3、ineeringAffiliation：DepartmentofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要伴随着分布式电源越来越多地应用于航天、舰船、微电网等领域，其复杂结构所带来的稳定性问题日益凸显。针对这个问题，人们大多从级联系统这一分布式电源的最典型结构入手，利用小信号分析的方法研究其在稳态工作点附近的稳定性，而对系统在大信号扰动下的稳定性研究较少。为了

4、更加全面地分析系统的稳定性，提升系统运行的可靠性，有必要对级联系统的大信号稳定性进行研究。本文的研究对象是三相电压型PWM整流级联全桥DC/DC变换器系统。为简化分析，后级的全桥DC/DC变换器将被等效为恒功率负载。针对后级负载功率跳变这一最常见的大信号扰动形式，本文利用混合势函数理论第三条稳定性定理详细推导了级联系统在大信号扰动下的稳定边界，并利用Plecs仿真软件搭建仿真模型验证了理论推导的正确性。此外，本文详细阐述了级联系统在大信号扰动下的响应过程，确定了影响级联系统在大信号扰动下稳定性的四种关键因素，为寻求改善级联系统大信号稳定性的控制方法提

5、供了新思路。为了提升级联系统在大信号扰动下的稳定性，扩大级联系统在大信号扰动下的稳定边界，本文提出一种基于线性自抗扰控制器的大信号稳定性改善方法。将d轴电流方程与直流侧电压方程合并，设计二阶自抗扰控制器对其进行控制，解决了传统双闭环控制方式中，因响应速度的差异使得电流环不能完全跟踪电压环震荡过程的问题；设计一阶自抗扰控制器控制q轴电流，消除了积分环节及耦合控制对级联系统大信号稳定性带来的不利影响。本文给出了自抗扰控制器详细的控制器参数与设计步骤。利用Plecs仿真软件对自抗扰控制器控制下的级联系统进行仿真，仿真结果证明了该方法的有效性和可行性。最后，

6、在理论分析及仿真验证的基础上，搭建三相电压型PWM整流器级联系统实验平台，对所提出的大信号稳定性改善方法进行实验验证。实验结果证明了自抗扰控制器相比传统的PI控制器具有更好的抗大信号干扰的能力。关键词：级联系统；大信号稳定性；混合势函数；稳定边界；自抗扰控制器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeincreasinguseofdistributedpowersourcesinaerospace,warships,andmicrogrids,stabilityissuescausedbytheircomplexstructu

7、reshavebecomeincreasinglyprominent.Tosolvethisproblem,mostpeoplestartwiththemosttypicalstructureofadistributedpowersystem,thecascadesystem,usingsmallsignalanalysismethodtostudyitsstabilitynearthesteady-stateoperatingpoint.Butfewpeoplestudythelargesignalstabilityofthesystem.Inor

8、dertoanalyzethestabilityofthesystemmorefullyandimprove