三相PWM整流器直接功率控制技術(shù)的研究.pdf

1、由于PWM整流器具有低諧波輸入電流、能量雙向流動(dòng)、小容量濾波器、恒定直流電壓控制及高功率因數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，故被廣泛應(yīng)用于有源濾波及無功補(bǔ)償、單位功率因數(shù)整流、交流傳動(dòng)等變流控制中。隨著電力系統(tǒng)理論的發(fā)展和對電力系統(tǒng)中所存在問題的深入研究，PWM整流器已被廣泛用于改善電網(wǎng)污染和提高電能利用率中，應(yīng)用場合越來越廣泛。
　　本研究根據(jù)瞬時(shí)功率理論，推導(dǎo)建立了三相電壓型PWM整流器的電壓電流數(shù)學(xué)模型和功率數(shù)學(xué)模型，同時(shí)分析了其工作原理?；谄鋽?shù)

2、學(xué)模型，通過對交流側(cè)電感、直流側(cè)電容、中間直流電壓進(jìn)行計(jì)算分析，推導(dǎo)了直接功率控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)不定頻滯環(huán)直接功率控制的特點(diǎn)，介紹了傳統(tǒng)查表式DPC系統(tǒng)的工作原理，通過對傳統(tǒng)開關(guān)表的研究發(fā)現(xiàn)了其無功失控和電流畸變嚴(yán)重等缺陷。為了改善此情況，文中通過分析各矢量對功率的作用效果，重新構(gòu)造DPC系統(tǒng)的開關(guān)表，分別采用開關(guān)控制信號(hào)的三狀態(tài)開關(guān)表和雙開關(guān)表進(jìn)行優(yōu)化控制，各項(xiàng)波形得到改善，同時(shí)還分析了兩種控制系統(tǒng)的工作原理及其特性。由于

3、采用查表式直接功率控制，開關(guān)頻率不固定，降低開關(guān)頻率成了不定頻直接功率控制技術(shù)研究的重點(diǎn)。本文通過對開關(guān)頻率的定量分析與研究，采用了避開傳統(tǒng)12扇區(qū)邊界的18扇區(qū)劃分方式，在新的扇區(qū)劃分方式下討論各矢量對功率的作用效果，重新構(gòu)造開關(guān)矢量表，有效降低了開關(guān)頻率，改善了各項(xiàng)波形指標(biāo)。將電機(jī)中定子磁鏈的概念引入到DPC控制系統(tǒng)中，利用虛擬磁鏈?zhǔn)噶窟M(jìn)行定向控制和功率估算，省去網(wǎng)壓傳感器，提高了系統(tǒng)可靠性，并且在非理想電網(wǎng)和外界干擾下得到了較好的

4、控制效果。通過對直接電流控制系統(tǒng)進(jìn)行原理分析與推導(dǎo)，在相同的參數(shù)下，定量對比研究了直接電流控制和不定頻直接功率控制的動(dòng)態(tài)特性。開關(guān)頻率的不固定為數(shù)字化實(shí)現(xiàn)和濾波電感設(shè)計(jì)帶來很大困難，為了實(shí)現(xiàn)定頻控制，本文將直接功率與空間矢量調(diào)制方法相結(jié)合來對整流器進(jìn)行控制。通過推導(dǎo)預(yù)測功率、網(wǎng)壓前饋、滑模控制三種控制理論的原理，分別將三種控制理論應(yīng)用到整流器控制中，同時(shí)研究分析了此三種直接功率定頻實(shí)現(xiàn)方案的特點(diǎn)。由于每種控制方案控制參數(shù)不同，對參數(shù)的敏

5、感度不同，文中對三種控制方案分別進(jìn)行了有功突變、無功突變等動(dòng)靜態(tài)性能的分析與研究，對三種方案的特性進(jìn)行了對比與分析。通過推導(dǎo)電網(wǎng)電壓不平衡條件下整流器的數(shù)學(xué)模型及其功率傳輸特性，分析了電網(wǎng)電壓不平衡條件下的控制策略，當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不平衡時(shí)，通過分別設(shè)置三個(gè)控制目標(biāo):即消除負(fù)序電流、消除100Hz有功波動(dòng)、消除100Hz無功波動(dòng)來達(dá)到控制要求。同時(shí)比較分析了幾種正負(fù)序分離方法的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，文中分析并采用了無需提取負(fù)序電流的分離方法。為實(shí)