三相电流型PWM整流器及其控制策略研究

论文摘要

随着电力电子技术的发展,变流技术已经广泛应用到工业生产领域,越来越多的行业采用整流技术作为生产过程的重要环节,绝大多数的变流装置都采用了整流器。整流器都是由电力电子器件构成的,从早期的二极管不控整流源到现代的可控型整流源,虽然整流技术有了很大进步,但是仍然存在谐波污染与网侧功率因素问题,因此,本文就电流型PWM整流器的数学模型、控制策略进行分析和研究,以便取得更好的控制效果。电流型PWM整流器和电压型PWM整流器具有对称性,因此在控制上也具有对偶特点,但是在脉宽调制方式上又有着本质的区别,前者可以通过对后者较成熟的调制方式加以转换得到。对整流器电流的控制是研究的重点也是难点,本文基于该思想分析了电流控制的两种基本方式即间接电流控制和直接电流控制。间接电流控制具有控制简单易于实现的优点,但是动态稳定性差,对负载变化敏感,不适合对控制精度要求较高的场合,因此本文所研究的控制系统采用固定开关频率的直接电流控制,控制系统精度高,具有良好的鲁棒性。为了加强理论研究对实际应用的指导,本文还研究了不平衡电网电压下的整流器控制,首先通过对电网电动势的计算得到电网的功率调节方式,进而得到不同于平衡状态时的控制方法。基于理论分析和研究,本文通过Matlab/Simulink仿真软件对系统进行仿真,仿真结果表明采用的控制策略具有良好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 PWM整流技术发展状况
• 1.3 本文的主要研究内容和结构
• 第二章 三相电流型PWM整流器的基本原理
• 2.1 三相电压型整流器和三相电流型整流器的拓扑结构比较
• 2.2 不同坐标下的等矢量变换
• 2.3 数学模型
• 2.3.1 三相静止坐标系下的低频数学模型
• 2.3.2 开关函数描述的一般数学模型
• 2.4 电流型整流器的脉宽调制技术
• 2.4.1 调制信号发生技术
• 2.4.2 SPWM脉宽调制
• 2.4.3 空间矢量调制
• 2.5 本章小结
• 第三章 三相电流型整流器的控制策略和仿真分析
• 3.1 间接电流控制
• 3.1.1 单位功率因数运行状态下的控制
• 3.1.2 可调功率因数运行状态下的控制
• 3.1.3 间接电流控制仿真
• 3.2 直接电流控制
• 3.2.1 滞环电流PWM控制策略
• 3.2.2 模型预测控制
• 3.3 直接电流控制环的环路设计
• 3.4 直接电流控制仿真
• 3.5 本章小节
• 第四章 电流型整流器在不平衡系统电网下的控制研究
• 4.1 不平衡系统
• 4.1.1 不平衡系统的含义
• 4.1.2 电网不平衡对电力装置和电力用户的危害
• 4.2 电网电压不平衡对整流器的影响
• 4.2.1 电网电压不平衡条件下正、负序电压的定义
• 4.2.2 电网电压不平衡对整流器直流侧的影响
• 4.2.3 电网电压不平衡对整流器交流侧的影响
• 4.3 抑制电网电压不平衡影响的控制方法研究
• 4.3.1 电网电动势的计算
• 4.3.2 功率调节方式
• 4.3.3 电网电压不平衡时的控制策略
• 4.4 仿真分析
• 4.5 本章小节
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文