脉冲发电机整流型电源系统暂态建模及控制策略研究

《脉冲发电机整流型电源系统暂态建模及控制策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号举马学校代码密级等卞科在寧博士学位论文脉冲发电机整流型电源系统暂态建模及控制策略研究学位申请人：袁洋学科专业：电力系统及其自动化指导教师：丁洪发教授答辩日期：年月日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTransientModelingandControlAnalysisofaPulse-Generator/RectifierPowerSystemCandidateYuanYangPMajorowerSystemandItsAutomati

2、onSupervisorProf.DingHongfaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研宄做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名日期：如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、使用学位论文的规定，即：学校有权保留

3、并向国家有关部门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。本人授权华中科技大学可以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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本论文属于—不保密。请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：指导教师签名：曰期：年■月曰日期：年月彳日华中科技大学博士学位论文摘要平顶脉冲强磁场兼具稳态强磁场和脉冲强磁场的优点，能够满足一些科学实验对磁场强度和稳定度的双重要求。尽管目前已有强磁场实验室利用脉冲发电机整流型电源系统成功实现了高场强的平顶脉冲磁场，但磁场稳定度尚不能满足一些高分辨率科学实验的要求，

4、提高平顶脉冲磁场稳定度具有着重要的理论意义和实用价值。本文结合华中科技大学国家脉冲强磁场实验室现有实验条件，对提高脉冲发电机整流型电源系统供电产生的平顶脉冲磁场稳定度的关键技术和方法展幵了深入研究。其内容涉及脉冲发电机整流型电源系统暂态平均数学模型的建模与分析、脉冲发电机整流型电源交流同步电压锁相方法、高稳定度平顶脉冲强磁场控制技术以及非线性变化磁体电阻在线计算方法等。在脉冲发电机整流型电源系统暂态平均数学模型的建模方面，建立了凸极同步脉冲发电机驱动脉波整流器、串联脉波整流器以及双组不同负载串联脉波整流器主电路的暂态平均数学解析模型，可准确地表述发电机内部阻尼绕组参数、整流器触发角变化以及

5、直流负载大范围变化等因素对发电机一整流器电源暂态低频特性的影响。根据整流器幵关元件换相和非换相过程中同步脉冲发电机内部电枢绕组电流空间矢量的变化规律，提出了采用一个开关周期内发电机一整流器的动态低频特性来表征系统全暂态过程低频特性的分析方法；为保证平均数学模型的精度以及解决与瞬时数学模型之间的连续性问题，提出了将交直轴电枢电流在幵关边界时刻瞬时值分为高频和低频分量，并将高频分量幅值全部计入电流瞬时值和平均值间差值中的方法；针对暂态过程中发电机交直轴电枢电流暂态平均幅值的计算，提出了基于开关函数的谐波分量平衡法和基于开关函数的基波调制法两种方法；对发电机一整流器电源系统的暂态直流输出电压特性

6、进行了分析，并提出了等效直流电机模型；通过与脉冲同步发电机一整流器的瞬时开关模型仿真结果进行对比，论证了建立的发电机一整流器暂态平均数学模型的准确性。在脉冲发电机整流型电源交流电压锁相方法研宄方面，从同步电压相位信息具体构成的角度出发，分别对传统过零检测法和同步坐标变换锁相环的控制结构进行了改进，以适用于交流电压变频、变相位及畸变较严重的情况。分析了脉冲发电机整流型电源暂态运行状态下交流同步电压频率、相位的变化以及谐波特性；根据滤波器的谐波衰减效果和变频输入作用下的相一频延迟特性对过零检测法中采用的滤波器进行了类型选择与参数设计；为提高传统过零检测法的相位跟踪速度和抗相位突变干扰能力，提出

7、将相邻周期内检测的零点相位误差直接或部分补偿至锁相环的相位输出并减小周期遗忘因子的方法；在三相同步坐标变换锁相环（中采用了移动平均滤波器控制结构以有效衰减交流同步电压中的幵关次谐波分量；根据脉冲发电机一整流器的交流同步电压频率和幅值具体变化情况对的控制参数进行了优化设计，并利用劳斯霍尔维茨稳定性判据确定了锁相环稳定运行的条件。在高稳定度平顶脉冲强磁场控制技术研究方面，提出了双闭环带前馈的控制方式以解决传统单闭环反馈控制容