基于状态观测器的lcl型三相pwm整流器控制系统研究

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1、分类号学号M201371169学校代码10487密级硕士学位论文基于状态观测器的LCL型三相PWM整流器控制系统研究学位申请人：钟瑞龙学科专业：电气工程指导教师：熊健副教授答辩日期：2015年5月21日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonLCL-typeThree-phasePWMRectifierControlSystemBasedonStateObserv

2、erCandidate:ZhongRuilongMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.XiongJianHuazhongUniversityofScience&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的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方

3、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：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□，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：日期：年月日日期：年

4、月日华中科技大学硕士学位论文摘要传统能源的枯竭与环境问题的日益加剧，使得以风能和太阳能为代表的新能源发电系统得到了快速发展。其中，高频三相PWM整流器作为电力传输接口成为新能源发电研究的关键技术。随着电力系统功率等级的提高，传统基于单L滤波的三相PWM整流器自身弊端开始凸显出来。LCL型三相PWM整流器以其更为优越的滤波特性，得到了迅速的推广。然而，LCL滤波器作为三阶系统有着更为复杂的控制设计，以及其固有的谐振特性使得系统极容易不稳定。因此，文本将对LCL系统的控制方法与谐振阻尼技术进行深入研究。本文首先在现有

5、的基于LCL滤波器的三相PWM整流器拓扑模型上，建立了LCL滤波器在静止坐标系ABC及同步旋转坐标系dq下的数学模型。基于同步旋转坐标系dq下的数学模型，取单相d轴变量进行分析。对数字控制系统所存在的一拍滞后进行建模。基于含一拍滞后的四阶离散状态空间模型，对PI全状态反馈控制策略进行了系统性地分析与设计。鉴于全状态反馈控制需要较多传感器，引入状态观测器。首先，对传统的龙伯格（Luenberger）状态观测器进行了详细的分析与设计。针对传统状态观测器所存在的观测误差问题做了深入分析，研究了比例积分（PI）状态观测器

6、。通过积分项的引入，试图消除观测误差。最后，讨论了在噪声环境下工作性能更佳的卡尔曼滤波器的具体原理及设计方法。为了验证基于PI的全状态反馈控制策略的有效性、三种不同状态观测器的观测效果以及基于三种不同观测器的全状态反馈控制策略的可行性，本文基于LCL型三相PWM整流器系统在MATLAB/SIMULINK环境下进行了仿真。全文最后在基于LCL滤波器的三相PWM整流器实验台架上，对基于三种不同观测器的全状态反馈控制策略进行了实验验证。关键字：PWM整流器LCL滤波器状态空间全状态反馈状态观测器I华中科技大学硕士学位论

7、文AbstractAlongwithtraditionalenergysourcesdriedupandtheincreasingenvironmentalproblems,thenewenergypowergenerationsystemsarewidelyusedinmodernindustryapplication,suchaswindandsolarenergy.Amongthem,thehighfrequencythree-phasePWMrectifieraspowertransmissioninte

8、rfacebecomethekeytechnologyofnewenergygenerationsystems.Withtheimprovementofthepowerrating,thedrawbacksofthetraditionalsingleLfilterarebegantostandout.LCLtypethree-phasePWMrectifierwithit