PWM整流-逆變驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、交流傳動(dòng)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，在節(jié)省大量電能的同時(shí)獲得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。目前，這類(lèi)系統(tǒng)，特別是大容量系統(tǒng)，有以下幾個(gè)方面的問(wèn)題需要研究：系統(tǒng)采用不控和相控整流，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染；直流儲(chǔ)能電容的存在不利于系統(tǒng)集成化；大慣量系統(tǒng)快速制動(dòng)產(chǎn)生的能量耗散問(wèn)題；數(shù)字化控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法。本文從限制諧波污染、提高可靠性角度出發(fā)，以PWM 整流/逆變驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)PRID 系統(tǒng)）為對(duì)象，對(duì)系統(tǒng)的建模、全數(shù)字化控制、一體化控制以及參

2、數(shù)設(shè)計(jì)等若干關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究。 作者在閱讀了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了交流傳動(dòng)系統(tǒng)和PWM 整流器的控制技術(shù)，以及相關(guān)的全數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和PRID 系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。從三相PRID 系統(tǒng)主電路拓?fù)涑霭l(fā)，分析了它的工作原理。用狀態(tài)空間平均法建立了三相PRID 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)分析和線性化研究，是全文的理論基礎(chǔ)。 當(dāng)PWM 整流器和交流傳動(dòng)系統(tǒng)均采用雙閉環(huán)控制時(shí)，它們的內(nèi)環(huán)具有相似的控制結(jié)構(gòu)，基于前饋

3、補(bǔ)償和狀態(tài)解耦技術(shù)，本文建立了一種統(tǒng)一的內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)。結(jié)合多速率采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)MR 系統(tǒng)）概念，將PWM 整流器和交流傳動(dòng)系統(tǒng)等效為一類(lèi)特殊的MR 系統(tǒng)，它具有多環(huán)嵌套的特點(diǎn)?；诙喹h(huán)設(shè)計(jì)思想，將這類(lèi)MR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為多個(gè)單速率采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。通過(guò)狀態(tài)方程合成和引入內(nèi)外環(huán)采樣頻率比概念，提出了一種新穎的外環(huán)設(shè)計(jì)方法。該方法能準(zhǔn)確設(shè)計(jì)外環(huán)和選擇最優(yōu)外環(huán)采樣頻率。 PRID 系統(tǒng)的一體化控制問(wèn)題的關(guān)鍵在于交流傳動(dòng)系

4、統(tǒng)瞬時(shí)輸入功率的估計(jì)和補(bǔ)償。在幾種功率估計(jì)方法基礎(chǔ)上，提出了一種新的交流傳動(dòng)系統(tǒng)瞬時(shí)輸入功率估計(jì)方法。當(dāng)PWM 整流器為雙閉環(huán)控制時(shí)，論文從理論上分析并給出了基于補(bǔ)償法的一體化控制策略。通過(guò)建立瞬時(shí)功率的傳遞函數(shù)，對(duì)補(bǔ)償法中的三種方式進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較。根據(jù)PWM 整流器的小信號(hào)模型和能量函數(shù)，提出了基于Lyapunov直接法的一體化控制策略，具有確保系統(tǒng)穩(wěn)定的特點(diǎn)。深入研究系統(tǒng)最優(yōu)控制，提出了基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃法的一體化控制策略，使系統(tǒng)

5、具有更快的響應(yīng)速度。MATLAB 環(huán)境下的仿真結(jié)果驗(yàn)證了上述幾種一體化控制策略的有效性。 論文針對(duì)PWM 整流器從整流過(guò)渡到逆變時(shí)較慢的有功電流動(dòng)態(tài)，提出了一種利用無(wú)功電流來(lái)加速有功電流動(dòng)態(tài)的方法。從降低系統(tǒng)成本、提高可靠性角度考慮，研究了有、無(wú)電網(wǎng)電壓傳感器時(shí)，PWM 整流器的同步旋轉(zhuǎn)角估計(jì)方法，并對(duì)它們進(jìn)行了比較。從電流跟蹤能力、諧波抑制能力、電壓跟蹤能力和抗擾動(dòng)能力等角度出發(fā)，對(duì)三相PRID 系統(tǒng)中的網(wǎng)側(cè)濾波電感和直流儲(chǔ)能