冶金特種電力電子變換電源拓撲結(jié)構(gòu)及控制方法研究

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1、學(xué)校代號10532學(xué)號B0909S0005分類號密級公開博士學(xué)位論文冶金特種電力電子變換電源拓撲結(jié)構(gòu)及控制方法研究學(xué)位申請人姓名馬伏軍培養(yǎng)單位電氣與信息工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱羅安教授，朱英浩院士學(xué)科專業(yè)電氣工程研究方向電能變換及先進控制理論論文提交日期2015年5月20日學(xué)校代號：10532學(xué)號：B0909S0005密級：公開湖南大學(xué)博士學(xué)位論文冶金特種電力電子變換電源拓撲結(jié)構(gòu)及控制方法研究學(xué)位申請人姓名：馬伏軍導(dǎo)師姓名及職稱：羅安教授,朱英浩院士培養(yǎng)單位：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)名稱：電氣工程論文提交日期：2015年5月20日論文答辯日期

2、：2015年6月7日答辯委員會主席：張波教授SpecialPowerElectronicsSupplytopologies&ControlMethodsinMetallurgicalIndustrybyMaFujunB.E.(HunanUniversity)2008AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUni

3、versitySupervisorProfessorLuoan,ProfessorZhuYinghaoMay,2015湖南大學(xué)學(xué)位論女原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果，本論文不包含任。除了文中特別加Ｗ標注引用的內(nèi)容外何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均己在文中Ｗ明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：日期：么０巧年月？日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使

4、用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１、保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。２、不保密囚。＂＂（請在上相應(yīng)方框內(nèi)打Ｖ）作者簽名：馬使重曰斯：三＾夢年如Ｆ曰導(dǎo)師簽名：曰期：之＾／戶年＾月Ｊ曰棘冶金特種電力電子變換電源拓撲結(jié)構(gòu)及控制方法研究摘要我國工業(yè)部門消耗的能源占能源消費總量的近三分之二，而

5、且越來越多的工業(yè)部門的用能方式轉(zhuǎn)向電能形式，使得電能在終端能源消費中比例的持續(xù)提高。工業(yè)企業(yè)配電網(wǎng)是電能消耗和實現(xiàn)節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。尤其多年以來，我國對工業(yè)用電領(lǐng)域仍不夠重視，有些企業(yè)能源管理還處于粗放式階段，企業(yè)電網(wǎng)用電設(shè)備老化、技術(shù)含量低、損耗大，負荷電能利用率低，節(jié)能裝備效果和運行可靠性不理想，導(dǎo)致企業(yè)電能損耗大，嚴重限制了生產(chǎn)效益的提高。因此，提高電氣設(shè)備的用電效率和電能質(zhì)量，構(gòu)建一個綠色，高效，安全的企業(yè)配電網(wǎng)是解決我國經(jīng)濟和社會快速發(fā)展過程中日益凸顯的能源需求增長與能源緊缺、能源利用與環(huán)境保護之間矛盾的必然選擇。目前，高能耗冶金

6、工業(yè)的電氣節(jié)能、負荷用能等電力電子電能變換系列關(guān)鍵技術(shù)和成套設(shè)備尚不成熟，節(jié)能效果有限。本文針對配電網(wǎng)電力電子變換和電能質(zhì)量控制的關(guān)鍵瓶頸問題，以湖南省研究生創(chuàng)新基金項目和國家―863‖計劃項目為依托，從企業(yè)配電網(wǎng)用中等功率或大功率多功能復(fù)合型PWM整流器、電磁攪拌用高效兩相正交逆變器、多模塊并聯(lián)直流電源等幾個方面，深入研究了企業(yè)配電網(wǎng)高效電力電子變換及控制的相關(guān)理論和方法。研究內(nèi)容涵蓋了高效電力電子變換裝置的工作機理、結(jié)構(gòu)模型、控制算法、優(yōu)化設(shè)計、以及應(yīng)用時關(guān)鍵工程技術(shù)問題等方面，初步形成了一套高效電力電子變換及控制的基本研究方法和技術(shù)

7、方案，本文研究重點及獲得的主要成果表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)研究了一種多功能復(fù)合型PWM整流器及其綜合控制方法，既可以實現(xiàn)PWM整流功能，同時也能補償鄰近非線性負載產(chǎn)生的無功和諧波。針對諧波抑制，提出了一種基波域dq旋轉(zhuǎn)坐標下的諧波綜合控制方法，將6k±1次的特征諧波變換成基波域dq旋轉(zhuǎn)坐標下的6k次的一種諧波，這樣諧波控制器的數(shù)量大大減少，降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜度；為了保障PWM整流器在電網(wǎng)電壓不平衡情況下的穩(wěn)定運行，研究了一種正序dq旋轉(zhuǎn)坐標下的電流聯(lián)合控制方法，在正序同步旋轉(zhuǎn)坐標下實現(xiàn)正序和負序電流的聯(lián)合控制，同時結(jié)合前饋和反饋控制，

8、提高系統(tǒng)的響應(yīng)性能。(2)為了滿足大功率應(yīng)用場合，提出了一種LC串聯(lián)濾波式三電平PWM整流器，該裝置能實現(xiàn)PWM整流和補償功能的有效集成，在分析其工作原理和運行性能的基礎(chǔ)上研究了最小電壓運行時