用于變頻調(diào)速裝置的三相PWM整流器若干技術(shù)問題研究.pdf

1、PWM整流器用于變頻調(diào)速裝置既可以實現(xiàn)能量的雙向流動,又具有網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)控制、諧波含量少、動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點,減小了對電網(wǎng)的污染,同時可以達(dá)到節(jié)能的效果。本文對PWM整流器的數(shù)學(xué)模型及其控制策略進(jìn)行研究,采用基于Markov鏈的隨機PWM技術(shù)減小PWM整流器的傳導(dǎo)EMI和高頻噪音,并對其混沌行為進(jìn)行分析和驗證；對三電平PWM整流器,研究了新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型及控制策略。對三相兩電平PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作模式進(jìn)行了分析,建立了

2、PWM整流器的低頻時域模型和高頻時域模型；針對PWM整流器的整流狀態(tài),提出了一種基于12區(qū)間的PWM整流器雙單輸入單輸出(DSISO)模型,將PWM整流器等效為兩個與傳統(tǒng)單相升壓變換器類似的電路結(jié)構(gòu),大大簡化了對PWM整流器的分析；基于該模型,推導(dǎo)了小信號模型,建立了三相PWM整流器從控制到輸出的傳遞函數(shù)；對系統(tǒng)受到干擾時系統(tǒng)參數(shù)的變化進(jìn)行了分析,從輸入輸出功率相等的角度,提出了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計需滿足的條件；根據(jù)空間電壓矢量調(diào)制和伏秒特性理

3、論,提出了開關(guān)信號由兩相靜止坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系變換時的控制策略；仿真和實驗結(jié)果驗證了12區(qū)間DSISO模型及其控制策略的可行性。為了簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)可靠性,結(jié)合12區(qū)間DSISO模型的特點,提出了一種基于12區(qū)間DSISO模型的無交流電壓傳感器PWM整流器控制策略；設(shè)計了一種區(qū)間自同步控制器,它可以根據(jù)對指定物理量的判斷對區(qū)間做出正確的選擇；仿真結(jié)果驗證了無交流電壓傳感器控制策略的有效性。為了解決基于12區(qū)間的DSISO模型能

4、量不能雙向流動的問題,提出了一種基于6區(qū)間的三相PWM整流器DSISO模型,仍然是基于α-β靜止參考坐標(biāo)系,將三相PWM整流器等效為兩個單相全橋PWM整流器,該模型能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動,并對其控制策略進(jìn)行了研究。完成了電阻負(fù)載條件下的PWM整流運行、電機空載條件下的能量回饋實驗和電機帶載條件下的能量回饋實驗,實驗結(jié)果驗證了基于6區(qū)間DSISO模型及其控制策略的有效性。研究了Markov過程與Markov鏈的工作原理與特點,并對兩狀態(tài)M

5、arkov鏈和三狀態(tài)Markov鏈進(jìn)行了詳細(xì)的分析；提出了一種基于兩狀態(tài)Markov鏈的PWM整流器隨機PWM技術(shù),能夠使隨機數(shù)均勻地分布在期望隨機數(shù)的周圍,并使隨機開關(guān)頻率分布更加均勻,從而使輸入電流頻譜分布更加均勻,減小了PWM整流器的傳導(dǎo)EMI和高頻噪音,而且與常規(guī)隨機PWM相比,輸入電流的紋波明顯減小,該方法有效地解決了常規(guī)隨機PWM技術(shù)產(chǎn)生的時域與頻域之間的矛盾。仿真和實驗結(jié)果驗證了算法的有效性。研究了三相三電平PWM整流器的

6、新型拓?fù)?分析了四線制三橋臂非對稱三電平PWM整流器和三相兩橋臂中性點二極管箝位PWM整流器的數(shù)學(xué)模型和工作模式。對于三相兩橋臂三電平中性點二極管箝位PWM整流器,系統(tǒng)分析了數(shù)學(xué)模型和工作模式,針對其PWM整流狀態(tài),提出了一種基于12區(qū)間的DSISO模型,在兩相靜止坐標(biāo)系中將三相兩橋臂三電平PWM整流器簡化為兩個與傳統(tǒng)單相升壓變換器類似的電路結(jié)構(gòu)。根據(jù)空間矢量調(diào)制和伏秒特性理論,分析了各開關(guān)信號由兩相靜止坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系變換時的控