基于无源控制的原油电脱水脉冲电源整流器设计

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:limajubo
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原油电脱水器是石油石化企业中的核心设备,而电脱水脉冲电源则是电脱水器的核心组成部分,因此电脱水脉冲电源质量的优劣直接决定着原油脱水的效果。目前各大油田中普遍采用的电脱水脉冲电源都是由整流、滤波、逆变、升压等模块构成。装置中应用的整流模块(简称整流器)大都是采用不控或相控整流器来实现,但是由此种整流器构成的电源存在着功率因数低、谐波含量高、输出电压稳定性差、电网污染严重等缺点。   本文以提高电脱水脉冲电源质量为目的,提出将PWM整流器应用到原油电脱水脉冲电源设计之中,以此来解决传统的原油电脱水脉冲电源整流器所带来的问题。   PWM整流器系统属于非线性系统,只有采用非线性控制方法才能实现其最佳稳定性。本文基于非线性无源控制理论设计了无源控制器,根据Euler-Lagrange方程建立了整流器的数学模型,推导了系统的能量函数,并且证明了三相PWM整流器的能量函数即为Lyapunov函数,因此整个系统满足Lyapunov稳定性,从而保证了三相PWM整流器在大范围、大干扰的情况下使系统稳定运行并具有良好的动、静性能,实现了在负载电流跃变时,直流侧电压呈现快速响应;网侧电流很快和电网电压同步。   本文对原油电脱水脉冲电源PWM整流器的主电路、控制电路及保护电路进行了全面的分析和设计,最后应用MATLAB对整个三相PWM整流器系统进行了仿真,验证了算法的准确性;在实验室以DSP2812为内核设计了硬件实验电路,对三相PWM整流器及其控制策略进行了实验验证。
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