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三相电压型PWM整流器控制技术研究

作　者: 杨培志
导　师: 张晓华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: PWM整流器欠驱动特性双线性特性非线性控制 PWM整流器实验样机
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

众所周知,随着电机、变压器、传统电力电子变换器等非线性负载的大量使用,电网中的非“绿色”负荷越来越多,为电网注入了大量的谐波和无功功率,严重影响了电网品质。这已经引起人们的普遍关注。随着“绿色电网”概念的提出,三相电压型PWM整流器逐渐成为人们关注的热点之一。PWM整流器具有功率因数高、网侧电流谐波小、输出电压可调、能量可双向流动等特点,能够取代传统不控或相控方式的整流器,从而可有效减小电网污染。本文研究了三相电压型PWM整流器的系统结构及控制目标,基于基尔霍夫电压、电流定律建立了其分别在三相ABC和两相DQ坐标系下用开关函数描述的数学模型,并从能量守恒的角度对所建模型的正确性进行了必要性验证。根据定义证明了三相电压型PWM整流器所具有的三种典型特性——非最小相位特性、欠驱动特性和双线性特性。并通过深入分析这三种典型特性,得到了能够用于控制器设计的指导性结论。利用PWM整流器的双线性特性,并结合其欠驱动特性和非最小相位特性,通过选取不同的等效控制变量,对整流器非线性模型进行了三种等效线性化处理,并采用状态反馈方法设计了相应的非线性控制策略。在Matlab/Simpower平台上进行了仿真验证,并对所设计的三种非线性控制策略及其控制效果进行了比较分析。结果表明,本文所设计的三种非线性控制策略均具有良好的控制效果。最后本文设计了一台PWM整流器实验样机,对主要硬件部分和DSP程序结构进行了详细介绍。利用此样机,分别对本文设计的三种非线性控制策略进行了验证。实验结果证明,本文所设计的三种非线性控制策略能够控制整流器达到功率因数0.994以上。且三种非线性控制算法的设计过程均不需要进行坐标变换,具有实时计算量小、硬件实现方便、对电网电压相位依赖性小、算法可靠性高等优点。

三相电压型PWM整流器控制技术研究

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