三電平電壓型PWM整流器直接功率控制研究.pdf

1、多電平變換器是目前變頻器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，它不僅可以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)、功率因數(shù)可控、網(wǎng)側(cè)低電流諧波等目標(biāo)，同時(shí)還具有開關(guān)器件承壓低、開關(guān)頻率低等優(yōu)點(diǎn)，因此，在電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償、高壓輸配電、高壓大電機(jī)變頻調(diào)速等大功率場(chǎng)合有著廣闊的應(yīng)用前景。直接功率控制是對(duì)變換器的瞬時(shí)功率直接進(jìn)行閉環(huán)控制，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、算法簡(jiǎn)單、效率高。本文主要對(duì)二極管筘位式三電平電壓型PWM整流器的直接功率控制技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　 本文基于基爾霍夫定律對(duì)三電平電壓

2、型PWM整流器進(jìn)行了高頻數(shù)學(xué)建模，將得到的數(shù)學(xué)模型分別進(jìn)行了兩相靜止αβ和兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)變換，并分析了不同坐標(biāo)系中數(shù)學(xué)模型的特性；結(jié)合三相電路瞬時(shí)功率理論進(jìn)一步推導(dǎo)了整流器的功率控制模型，運(yùn)用傳統(tǒng)方法和本文所提出的方法分別對(duì)功率控制模型進(jìn)行了分析，為三電平PWM整流器的直接功率控制策略的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供了理論依據(jù)。
　　 基于三電平電壓型PWM整流器空間電壓矢量模型，詳細(xì)分析了各基本矢量對(duì)直流側(cè)中點(diǎn)電位的影響，闡明了直流側(cè)中點(diǎn)電

3、位不平衡的原因，為平衡中點(diǎn)電位提供了軟件實(shí)現(xiàn)的可能性。在整流器功率控制模型的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)基于電網(wǎng)電壓定向的開關(guān)表直接功率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳絀的分析，簡(jiǎn)述了電壓外環(huán)PI參數(shù)的整定方法，同時(shí)還運(yùn)用新的功率控制模型分析方法改進(jìn)了開關(guān)表的設(shè)計(jì)，但是這種方法的功率內(nèi)環(huán)采用滯環(huán)比較器使得整流器開關(guān)頻率不固定，將不利于網(wǎng)側(cè)濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)。本文采用PI調(diào)節(jié)器的功率前饋解耦控制策略代替了傳統(tǒng)功率內(nèi)環(huán)的bang-bang控制，結(jié)合SVPWM控制技術(shù)，

4、不僅固定了整流器的開關(guān)頻率，而且有效控制了直流側(cè)中點(diǎn)電位的平衡。此外，將交流電機(jī)中定子磁鏈的概念引入到了三相PWM整流器中，完成了基于虛擬磁鏈的矢量定向和瞬時(shí)功率計(jì)算，并對(duì)虛擬磁鏈觀測(cè)器進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)解決了積分初值的估算，該控制策略省去了交流側(cè)的電壓傳感器，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，節(jié)約了成本。
　　 借助Matlab/Simulink仿真平臺(tái)，分別對(duì)三電平電壓型PWM整流器基于電網(wǎng)電壓定向和基于虛擬磁鏈定向的直接功率控制策略進(jìn)行了仿