車載大功率電力電子變壓器魯棒容錯控制

目錄
第1章 緒論 1
1.1 高速鐵路系統(tǒng)概述 1
1.2 單相脈沖整流器的控制 3
1.2.1 基于直接電流控制的內(nèi)環(huán)控制器設計 3
1.2.2 基于功率控制的內(nèi)環(huán)控制器設計 6
1.2.3 正交信號發(fā)生器 6
1.2.4 脈沖寬度調(diào)制 7
1.3 單相級聯(lián)H橋整流器概述 8
1.3.1 電力電子變壓器概述 8
1.3.2 電容電壓平衡問題 9
1.3.3 直流側(cè)電容電壓平衡控制 10
1.4 車-網(wǎng)耦合系統(tǒng)低頻振蕩問題概述 11
1.4.1 車-網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩分析 11
1.4.2 車-網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩的抑制 14
1.5 故障診斷與故障容錯概述 15
1.5.1 脈沖整流器故障診斷研究現(xiàn)狀 15
1.5.2 脈沖整流器故障容錯研究現(xiàn)狀 16
1.6 魯棒控制概述 17
1.6.1 魯棒控制的發(fā)展 18
1.6.2 v-間隙度量 18
1.6.3 廣義內(nèi)?？刂?18
參考文獻 19
第2章 單相脈沖整流器的電流內(nèi)環(huán)控制 24
2.1 單相脈沖整流器的工作原理 24
2.1.1 基本數(shù)學模型 24
2.1.2 數(shù)字控制方法 26
2.1.3 dq電流解耦控制模型 31
2.2 單相脈沖整流器的傳統(tǒng)雙閉環(huán)控制算法 34
2.2.1 基于PI的瞬態(tài)電流控制 34
2.2.2 比例諧振電流控制 35
2.2.3 無差拍瞬態(tài)電流控制 36
2.2.4 dq電流解耦控制 37
2.2.5 傳統(tǒng)功率前饋解耦控制 38
2.2.6 模型預測控制 39
2.3 基于靜態(tài)坐標系的模型預測瞬態(tài)電流控制 41
2.3.1 模型預測瞬態(tài)電流控制 41
2.3.2 網(wǎng)側(cè)電感參數(shù)失配分析及補償 45
2.3.3 算法結(jié)構(gòu)及實現(xiàn) 49
2.4 基于參考輸入的虛軸電流估計方法 54
2.4.1 dq坐標系下電流環(huán)不完全解耦模型 55
2.4.2 虛軸電流估計方法的性能分析 59
2.4.3 基于參考輸入的虛軸電流估計方法 63
2.4.4 實驗驗證 66
參考文獻 69
第3章 單相脈沖整流器的魯棒控制 70
3.1 魯棒控制基本原理簡述 70
3.1.1 反饋系統(tǒng)頻域分析 70
3.1.2 H∞控制標準問題 71
3.2 H∞混合靈敏度電流控制 73
3.2.1 控制問題分析 73
3.2.2 加權(quán)函數(shù)選擇 75
3.2.3 H∞控制器求取 78
3.3 H∞回路成型魯棒控制 81
3.3.1 控制問題分析 81
3.3.2 控制器求解 83
3.3.3 頻域分析及驗證 85
3.3.4 實驗驗證 86
3.4 *綜合直接電流控制 90
3.4.1 結(jié)構(gòu)奇異值定義 90
3.4.2 系統(tǒng)參數(shù)不確定模型 91
3.4.3 *綜合控制問題分析與控制器實現(xiàn) 92
3.4.4 實驗驗證 96
3.5 單相脈沖整流器H∞改進型功率控制 99
3.5.1 傳統(tǒng)功率前饋解耦控制數(shù)學模型 99
3.5.2 改進型功率控制數(shù)學模型 100
3.5.3 H∞控制問題分析與控制器實現(xiàn) 103
3.5.4 實驗驗證 107
3.6 基于廣義內(nèi)模控制的模型預測直接電流控制 111
3.6.1 廣義內(nèi)?？刂平Y(jié)構(gòu) 111
3.6.2 基于GIMC的模型預測直接電流控制 113
3.6.3 實驗驗證 119
參考文獻 120
第4章 單相脈沖整流器的故障診斷與故障容錯 122
4.1 單相脈沖整流器故障建模與分析 122
4.1.1 IGBT模塊開路故障影響分析 122
4.1.2 反并聯(lián)二極管開路故障影響分析 123
4.1.3 串聯(lián)諧振電路故障建模與分析 123
4.1.4 單相PWM整流器故障特征總結(jié) 124
4.2 基于VMD和CRNN的單相脈沖整流器故障診斷方法 125
4.2.1 VMD分解原理 125
4.2.2 模擬信號分解結(jié)果分析 126
4.2.3 故障分類網(wǎng)絡CRNN的建立 129
4.2.4 實驗結(jié)果 131
4.3 基于傳感器故障估計的單相脈沖整流器容錯控制 136
4.3.1 基于網(wǎng)側(cè)電流和直流鏈電壓傳感器故障估計的整流器容錯控制 136
4.3.2 基于網(wǎng)側(cè)電壓傳感器故障估計的整流器容錯控制 150
參考文獻 159
第5章 車-網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩分析及抑制 161
5.1 面向電壓外環(huán)控制器設計的車-網(wǎng)系統(tǒng)建模 161
5.1.1 牽引供電系統(tǒng)建模 161
5.1.2 車-網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及*大車輛數(shù)限制 165
5.1.3 小信號建模及控制器解耦 168
5.1.4 車-網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 173
5.2 SISO輕阻尼系統(tǒng)H∞回路成型的權(quán)函數(shù)迭代設計 180
5.2.1 v-間隙度量簡介 180
5.2.2 SISO輕阻尼系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性 181
5.2.3 加權(quán) -間隙度量分析 182
5.2.4 加權(quán)下的不確定性界 183
5.2.5 振蕩頻帶內(nèi)權(quán)函數(shù)的界 186
5.2.6 H∞回路成型權(quán)函數(shù)的優(yōu)化 187
5.3 基于H∞回路成型的車-網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩抑制 190
5.3.1 電壓控制器的解析設計思路 190
5.3.2 多工況下車-網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 191
5.3.3 受控對象降階 193
5.3.4 受控對象頻域響應及不確定性分析 194
5.3.5 基于H∞回路成型的電壓控制器設計 195
5.3.6 系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性分析與控制器降階 198
5.3.7 實驗驗證 200
參考文獻 202
第6章 級聯(lián)H橋整流器直流側(cè)電容電壓平衡控制 203
6.1 級聯(lián)H橋整流器工作原理及數(shù)學模型 203
6.2 基于PI的改進型電壓平衡控制+內(nèi)模功率控制策略 205
6.2.1 改進型內(nèi)模直接功率控制 205
6.2.2 基于PI的改進型電壓平衡控制 207
6.2.3 穩(wěn)定性分析 209
6.2.4 實驗驗證 211
6.3 基于H∞控制的電壓平衡控制 215
6.3.1 H∞電壓平衡問題分析 215
6.3.2 與現(xiàn)有電壓平衡控制方法的對比 219
6.3.3 實驗驗證 221
6.4 考慮網(wǎng)壓諧波的改進型控制策略 225
6.4.1 單相系統(tǒng)功率計算方法 225
6.4.2 基于內(nèi)模控制的電壓平衡控制方法 226
6.4.3 實驗驗證 228
參考文獻 231