不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略研究

摘要

PWM整流器因其具有能量双向传输，网侧电流正弦化，单位功率因数等特点，可以实现电能的绿色转换，所以被广泛的应用于工业生产中。本文对PWM整流器在平衡电网以及不平衡电网下建立相应的数学模型，并阐述相关参数的设计。
　　通常，对于处在电网电压不平衡故障时的三相PWM电压源型整流器，可以将输入电压等效成三相对称的正、负序以及零序电压之和。这一方法需要进行复杂的坐标变换，且不能同时对网侧电流和直流侧电压进行控制，本文基于扩展瞬时功率，提出如下两种在静止坐标系下对PWM整流器的控制策略。
　　(1)首先，对扩展瞬时功率下的整流器进行功率分析，得出不平衡电网条件下单位周期内的网侧电感吸收和释放能量不一致，进而，提出一种静止坐标系下的输出功率方法;扩展无功率的计算中涉及延迟量的求取，传统的方式是延迟1/4周期法，该方法容易对系统引入时间延迟，本文对此进行改进;考虑到电流内环的PR控制器在实际生产中较难计算参数，本文将准PR控制与PR控制器进行对比，分析得到准PR控制器在谐振频率处可以实现正弦信号的无静差控制，故用准PR控制器代替传统的PR控制器。
　　(2)首先，对PWM整流器建模分析，获得静止坐标系下的预测功率控制模型;其次，通过使单位周期内的有功功率和无功功率等于给定的参考值，获得控制电压的矢量表达式，并推导出可以满足不平衡电网条件下整流器控制要求的功率补偿。
　　对所设计的两种方法，在Matlab/Simulink上搭建相应的仿真模型，通过仿真验证这两种方法的正确性和有效性，并将仿真结果进行比较分析。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 电网平衡时PWM整流器的研究现状

1．3 电网不平衡时PWM整流器的研究现状

1．3．1 基于传统的瞬时功率控制技术研究

1．3．2 基于扩展瞬时功率控制技术研究

1．4 主要研究内容

2 PWM整流器工作原理和数学模型

2．1 理想电网情况下的数学模型

2．1．1 三相电压源型PWM整流器的一般数学模型

2．1．2 三相电压源型PWM整流器在αβ下的数学模型

2．1．3 三相电压源型PWM整流器在同步旋转坐标系dq数学模型

2．2 不平衡电网条件下的PWM整流器在dq下的数学模型

2．3 小结

3 PWM整流器主电路参数设计

3．1 交流测电感参数设计

3．2 直流侧电容参数设计

3．2．1 满足PWM整流器电压抗扰性指标的电容设计

3．2．2 满足跟随性指标的电容设计

3．3 电压外环控制系统的设计

3．4 空间矢量PWM(SVPWM)控制

3．4．1 SVPWM与SPWM比较

3．4．2 PWM整流器空间电压矢量描述

3．4．3 伏秒等效与SVPWM算法

3．5 小结

4 基于电网不平衡时三相PWM整流器输出功率控制策略

4．1 电网不平衡条件下的PWM整流器功率分析

4．2 静止坐标系下的输出功率控制

4．2．1 基于二阶广义积分的带通滤波器

4．2．2 准比例谐振控制器

4．3 仿真分析

4．3．1 仿真模型

4．3．2 仿真结果分析

4．4 小结

5 基于不平衡电网条件下的预测直接功率控制

5．1 预测直接功率控制基本理论

5．2 功率补偿

5．3 仿真结果分析

5．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果