高功率因數(shù)可逆PWM變換器及其數(shù)字控制研究.pdf

1、消除電網(wǎng)諧波污染、提高功率因數(shù)是電力電子領(lǐng)域研究的重大課題。本文研究高功率因數(shù)可逆PWM(Pulse Width Modulation)變換器及其控制策略，以三相兩電平電壓型可逆PWM變換器及二極管箝位型三電平(Three-level，TL)可逆PWM變換器作為研究對象。對三相兩電平電壓型PWM變換器和三電平電壓型PWM變換器均采用電壓空間矢量PWM(Space Vector PWM, SVPWM)調(diào)制方法，以獲得網(wǎng)側(cè)低電流諧波，提高直

2、流側(cè)電壓利用率。 分析和研究了兩電平三相電壓型PWM變換器的工作原理及其控制策略。研究了空間矢量算法，提出了一種預(yù)分解矩陣的快速算法，避免了非線性算法，節(jié)省了DSP(Digital Signal Processor)的資源；在兩相靜止坐標(biāo)系下，研究了兩電平三相PWM變換器的預(yù)測電流控制，將預(yù)測電流控制算法和預(yù)分解SVPWM算法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了DSP全數(shù)字控制的高頻調(diào)制和快速控制，這對提高功率密度和減小整機(jī)體積重量有重要意義；在兩相

3、靜止坐標(biāo)下控制量是正弦的，系統(tǒng)是有靜差的，直流側(cè)電壓也是有紋波的，故文中進(jìn)而在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下研究了無電網(wǎng)電壓控制策略，并提出了基于無電網(wǎng)電壓傳感器的一種新的控制算法。 研究了三電平三相電壓型PWM變換器工作原理和數(shù)學(xué)模型，研究了三電平空間矢量的調(diào)制方法，將兩電平預(yù)分解矩陣快速算法推廣到三電平SVPWM，實(shí)現(xiàn)了三電平SVPWM的線性運(yùn)算，提高了程序運(yùn)行效率和工作矢量作用時(shí)間的精度；研究了三電平三相PWM變換器中點(diǎn)(Neutral

4、 Point, NP)電位平衡控制方法，提出了無電流傳感器滯環(huán)控制策略，實(shí)現(xiàn)了中點(diǎn)電位平衡；提出了基于模糊控制的控制因子法，將之與SVPWM相融合，實(shí)現(xiàn)了冗余小矢量作用時(shí)間的智能選擇，盡一步改善了中點(diǎn)電位在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)狀態(tài)下的平衡特性。 借鑒交流電機(jī)矢量控制策略，實(shí)現(xiàn)電流解耦。在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下設(shè)計(jì)三電平三相電壓型PWM變換器和兩電平三相PWM變換器的雙閉環(huán)控制控制器。雙環(huán)調(diào)節(jié)器都采用經(jīng)典的PI調(diào)節(jié)器，解耦后的三電平PWM變換器和

5、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相似，因此文中借用直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)思想，將變換器的模型作了合理的簡化處理，研究了三電平三相PWM變換器的工程化設(shè)計(jì)方法，以縮短三電平變換器的設(shè)計(jì)及調(diào)試周期，避免了控制參數(shù)整定的盲目性。 基于整流和逆變運(yùn)行狀態(tài)的分析研究，研究了上述PWM變換器的可逆運(yùn)行及轉(zhuǎn)換狀態(tài)原理和特性?；陔娋W(wǎng)電壓定向矢量控制策略，兩種整流器系統(tǒng)的可逆運(yùn)行基理是一樣的，電壓調(diào)節(jié)器的輸出正、負(fù)狀態(tài)決定了變換器整流和逆變運(yùn)行狀態(tài)。