PWM整流器模型預測控制研究.pdf

1、PWM整流器具有直流電壓輸出穩(wěn)定、可實現(xiàn)單位功率因數(shù)以及能量雙向流動等優(yōu)點,其應用范圍涵蓋電力、能源和交通運輸?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,對模型預測控制(MPC)理論在電力電子系統(tǒng)中的應用進行了研究,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坐標系和兩相旋轉(zhuǎn)dq

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

3、化算法的方法,提高預測控制算法應用于電力電子系統(tǒng)中的可行性。
　　本文采用Matlab/Simulink搭建仿真模型,并對所設(shè)計的預測控制器與PI控制器的控制效果進行分析比較。最后利用dSPACE實驗平臺對控制算法進行了實物驗證。實驗結(jié)果表明,電流內(nèi)環(huán)采用預測控制器的PWM整流器能夠獲得更快的電流響應速度,通過選取合適的預測算法,能夠?qū)崿F(xiàn)整流器單位功率因數(shù)運行、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,