基于雙重傅里葉級數(shù)的光伏逆變器多周期及混沌SPWM頻譜計算方法研究

【摘要】：隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,光伏逆變器帶來的諧波及電磁干擾問題也越來越受到人們的關(guān)注,嚴(yán)重的電磁干擾和諧波不僅影響電力設(shè)備本身的正常運行,并網(wǎng)運行時還將對電網(wǎng)造成電磁污染。目前,屏蔽、濾波、接地等方法是抑制電磁干擾的主要措施。近年來,混沌PWM控制因其可以從源頭上有效降低變換器的電磁干擾而得到越來越多的關(guān)注,但目前的研究方向主要集中在仿真和實驗驗證方面,缺乏理論分析,尤其是頻譜量化分析方面。因此,本文根據(jù)混沌SPWM的研究現(xiàn)狀,將研究重點放在了混沌控制降噪量化分析上,提出了一種基于雙重傅里葉級數(shù)的多周期及混沌SPWM頻譜計算方法。 本文首先介紹了光伏逆變器的研究背景及其面臨的電磁干擾問題,然后,根據(jù)傳統(tǒng)的頻譜分析方法——雙重傅里葉級數(shù),對常規(guī)雙極性SPWM進(jìn)行了頻譜計算,并對頻譜分布特性進(jìn)行了分析,指出了頻譜在開關(guān)頻率及其整數(shù)倍處存在較大諧波峰值的特點。 接著,證明了常規(guī)SPWM及多周期SPWM下輸出電壓的諧波總能量不變性。并在多周期SPWM輸出波形數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上,提出了多周期SPWM波的雙重傅里葉級數(shù)頻譜計算方法,得出了多周期SPWM的頻譜量化表達(dá)式,將頻譜計算結(jié)果與MATLAB仿真結(jié)果進(jìn)行了對比驗證。 在對多周期SPWM進(jìn)行頻譜計算分析的基礎(chǔ)上,將上述多周期SPWM的頻譜計算方法拓展應(yīng)用到了混沌SPWM頻譜計算中,分析了混沌SPWM頻譜計算的可行性。為了驗證不同混沌映射及不同載波周期波動范圍對混沌SPWM輸出波形頻譜的影響,文中選擇了常用的Tent和Chebyshev映射分別進(jìn)行了頻譜計算與結(jié)果對比,并從短期和長期兩個方面闡述了混沌載波周期波動范圍和混沌序列初值、概率密度對擴(kuò)頻效果的影響。 最后,在理論計算和仿真驗證的基礎(chǔ)上搭建了混沌SPWM控制光伏逆變器實驗平臺,進(jìn)行了常規(guī)SPWM和混沌SPWM控制下的相關(guān)實驗,對比分析了不同控制策略下SPWM輸出電壓和交流電流的頻譜分布特征,與本文的頻譜計算結(jié)果進(jìn)行了比較,進(jìn)一步驗證了本文所提頻譜計算方法的有效性。 【關(guān)鍵詞】：光伏逆變器 電磁干擾 諧波總能量不變 頻譜計算 多周期SPWM 混沌SPWM 雙重傅里葉級數(shù)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 光伏發(fā)電研究背景及面臨的電磁干擾問題11-12
• 1.2 抑制電磁干擾的傳統(tǒng)方法和新思路12-13
• 1.3 混沌控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 課題研究重點和難點14
• 1.5 本文內(nèi)容安排14-17
• 2 光伏逆變器常規(guī)SPWM頻譜計算方法17-31
• 2.1 光伏逆變器結(jié)構(gòu)及控制方法17-20
• 2.2 常規(guī)SPWM頻譜計算方法20-28
• 2.2.1 雙重傅里葉級數(shù)20-21
• 2.2.2 鋸齒載波常規(guī)SPWM頻譜計算21-25
• 2.2.3 三角載波常規(guī)SPWM頻譜計算25-28
• 2.3 本章小結(jié)28-31
• 3 諧波總能量的不變性和多周期SPWM頻譜計算方法31-49
• 3.1 諧波總能量的不變性31-34
• 3.2 鋸齒載波多周期SPWM頻譜計算34-41
• 3.2.1 數(shù)學(xué)建模及計算34-38
• 3.2.2 MATLAB仿真驗證38-41
• 3.3 三角載波多周期SPWM頻譜計算41-46
• 3.3.1 數(shù)學(xué)建模及計算41-44
• 3.3.2 MATLAB仿真驗證44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-49
• 4 混沌SPWM頻譜分析及實驗驗證49-67
• 4.1 混沌SPWM控制原理及實現(xiàn)方法49-50
• 4.2 鋸齒載波混沌SPWM頻譜計算及實驗驗證50-57
• 4.2.1 基于Tent映射的混沌SPWM頻譜分析51-54
• 4.2.2 基于Chebyshev映射的混沌SPWM頻譜分析54-57
• 4.3 三角載波混沌SPWM頻譜計算及實驗驗證57-62
• 4.3.1 基于Tent映射的混沌SPWM頻譜分析58-60
• 4.3.2 基于Chebyshev映射的混沌SPWM頻譜分析60-62
• 4.4 載波周期波動范圍及映射初值選取對頻譜的影響分析62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 5 混沌SPWM光伏逆變器實驗研究67-79
• 5.1 實驗系統(tǒng)設(shè)計67-69
• 5.2 逆變器帶電阻負(fù)載實驗及分析69-74
• 5.2.1 基準(zhǔn)開關(guān)頻率1kHz實驗69-71
• 5.2.2 基準(zhǔn)開關(guān)頻率10kHz實驗71-74
• 5.3 逆變器并網(wǎng)實驗及分析74-77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 6 結(jié)論79-81
• 6.1 全文總結(jié)79-80
• 6.2 全文展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 作者簡歷85-89
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集89

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