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功率半导体开关器件技术的进步,促进了电力电子变流装置技术的迅速发展,出现了以脉宽调制(PWM)控制为基础的各种变流装置。目前,这些变流装置很大一部分都需要整流环节,来获得直流电压。但是常规的整流环节广泛采用二极管不可控整流电路或者晶闸管相控整流电路,对电网注入大量谐波及无功,造成电网“污染”。治理这种“污染”的根本措施就是要求变流装置实现网侧电流正弦化,并且运行于单位功率因数。由于PWM整流器可以实现网侧电流正弦化,且运行于单位功率因数,甚至能量可双向传输,因此真正实现了“绿色电能变换”。
本文以三相电压型PWM整流器为研究对象,采用了直接功率控制(Direct Power Control-DPC)策略,与其他控制策略如电流控制策略、非线性控制策略等相比,其主要优点就是结构简单、动态响应快、抗干扰性能好。
本文主要包括下列内容:在分析整流器控制原理的基础上,分别建立了在abc三相坐标系、aβ两相静止坐标系、dq旋转坐标系下的数学模型;分析了传统功率理论在整流器控制中的缺点,继而引进瞬时功率理论。
目前的电压型PWM整流器直接功率控制策略主要有电压定向直接功率控制(VO-DPC)、虚拟磁链定向的直接功率控制(VFO-DPC)。本文采用输出调节子空间(ORS)方法,该方法来源于基于输出调节子空间的直接转矩控制。由于该策略引入了功率的导数,并根据功率的导数选择输入控制向量,能够预测变化的趋势,具有更好的控制效果。文中详细分析了ORS-DPC方法,并在传统方法的基础上对外环控制和开关位置进行了改进,简化了设计。然后对该方法进行了Matlab/simulink仿真,给出了仿真结果分析。
最后对全文所做的工作进行了总结,并指出了未来的研究方向。