PWM整流器模型預(yù)測控制研究.pdf

1、PWM整流器具有直流電壓輸出穩(wěn)定、可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)以及能量雙向流動等優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用范圍涵蓋電力、能源和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。在大功率場合,往往還要求電流環(huán)具有較快的響應(yīng)速度,PI而傳統(tǒng)的控制器調(diào)節(jié)時間較長,難以滿足對控制系統(tǒng)性能的要求。PWM本文以整流器為研究對象,對模型預(yù)測控制(MPC)理論在電力電子系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究,以提高系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。
　　本文PWM首先分析電壓型整流器的工作原理,建立在三相靜止abc坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)dq

2、坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)能量守恒定律對所建模型進(jìn)行驗(yàn)證。介紹空間矢量調(diào)制及其實(shí)現(xiàn)方法,并對PWM整流器主電路參數(shù)選擇進(jìn)行初步的理論分析。分析模型預(yù)測控制的工作原理及三種預(yù)測控制策略:基于狀態(tài)方程模型預(yù)測控制算法、基于階躍響應(yīng)模型的動態(tài)矩陣算法和廣義預(yù)測控制理論。設(shè)計(jì)PWM整流器電流內(nèi)環(huán)的預(yù)測算法控制器,使性能指標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)來求解預(yù)測控制方程,獲得控制作用。分析預(yù)測控制器中主要參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響,并針對預(yù)測算法計(jì)算量大的問題,提出簡

3、化算法的方法,提高預(yù)測控制算法應(yīng)用于電力電子系統(tǒng)中的可行性。
　　本文采用Matlab/Simulink搭建仿真模型,并對所設(shè)計(jì)的預(yù)測控制器與PI控制器的控制效果進(jìn)行分析比較。最后利用dSPACE實(shí)驗(yàn)平臺對控制算法進(jìn)行了實(shí)物驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,電流內(nèi)環(huán)采用預(yù)測控制器的PWM整流器能夠獲得更快的電流響應(yīng)速度,通過選取合適的預(yù)測算法,能夠?qū)崿F(xiàn)整流器單位功率因數(shù)運(yùn)行、較小的有功和無功功率波動。同時,直流側(cè)輸出電壓穩(wěn)定,網(wǎng)側(cè)電流畸變率低,