一种新型三相不平衡坐标变换体系及其应用

摘要

随着能源需求的不断增长以及新能源的大规模开发利用，现代电网的规模越来越大，而且当今的电网不同于过去，并不再由单一的同步发电机构成，而是接入了越来越多含有电力电子变换器的新能源发电，而这些电力电子变换器接口由于控制性能的不足，并不具有同步发电机的硬特性，因此造成三相不平衡在电网系统存在的普遍性。此时，对电力电子变换器在三相不平衡条件下的良好控制就变得尤为重要。由于负序分量的存在，传统的三相电网不平衡下电力电子变换器控制会存在二次谐波问题，而滤波环节的引入会影响系统动态性能。
　　针对上述问题，本文另辟蹊径，从坐标变换入手，建立了一种新的Tan-Sun坐标变换体系，在该坐标变换体系下，三相不平衡交流量可以直接变换为两相直流量，而不含有二次谐波分量，这样在控制系统中就避免了滤波环节的使用，从而提高了电力电子变换器的控制性能尤其是动态性能。
　　在此基础上，本文又分别提出了基于上述 Tan-Sun坐标变换体系的功率定义方法和自适应锁相环技术。基于上述 Tan-Sun坐标变换体系无需使用滤波环节的好处，同时避免了对三相不平衡电压电流的相序分量的提取，使得本文定义的功率计算方法和锁相环也具有实时性好和精度高等优点，从而为三相不平衡系统实现更好的控制性能提供了基础。
　　最后，本文搭建了三相 PWM整流器仿真及实验平台，将 Tan-Sun坐标变换体系和功率定义以及锁相环技术应用于三相 PWM整流器的控制系统中，验证本文所提Tan-Sun坐标变换体系及其应用的正确性和实用性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究意义

1.3 课题研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 新型Tan-Sun坐标变换体系的建立

2.1 三相不平衡坐标系建立

2.2 新型Tan-Sun坐标变换体系

2.3 Tan-Sun坐标变换验证

2.4 本章小结

第3章 基于Tan-Sun坐标变换的功率定义方法

3.1 引言

3.2 传统三相系统功率定义方法

3.3 基于Tan-Sun坐标变换的三相系统功率定义方法

3.4 对比分析

3.5 本章小结

第4章 基于Tan-Sun坐标变换的锁相环研究

4.1 引言

4.2 传统SRF-PLL在三相不平衡下特性分析

4.3 直流分量提取

4.4 基于Tan-Sun坐标变换的锁相环设计

4.5 本章小结

第5章 三相PWM整流器控制系统设计及实验验证

5.1 三相PWM整流器的控制系统结构设计

5.2 仿真验证

5.3 实验验证

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢