基于PCHD模型的三相电压型PWM整流器无源控制研究

摘要

传统整流器广泛采用二极管不控整流电路和晶闸管相控整流电路，产生大量的谐波，给电网造成污染。三相电压型PWM整流器具有网侧电流低谐波、输出电压恒定、能运行于单位功率因数的特点，并且可以实现电能双向传播。因此，三相电压型PWM整流器能很好地抑制电网谐波污染问题。本文主要研究三相电压型PWM整流器基于PCHD模型的控制策略，并针对三相PWM整流器负载大范围扰动的情况作了相应的研究。
　　 本文首先对PWM整流器的运行原理做了详细的分析，并给出了电压型PWM整流器的拓扑结构。根据三相电压型PWM整流器的拓扑结构，在三相静止坐标系下建立基于开关函数描述的数学模型，并在此基础上通过坐标变换，建立其在两相静坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型。
　　 其次，论述了系统无源性的定义以及端口受控的耗散哈密顿（PCHD）系统结构，并建立了三相电压型整流器的PCHD模型，对其无源性做出了证明。将IDA-PBC方法引入到三相电压型PWM整流器的控制中，求得无源控制律。
　　 为验证该控制器，在Matlab/Simulink中搭建了仿真系统。仿真结果表明，本文设计的控制器结构简单，动、静态性能良好，交流侧无需电流传感器且对直流侧负载大范围扰动具有很强的鲁棒性，具有很好的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1 PWM整流器发展概况

1.2电压型PWM整流器非线性控制策略

1.2.1直接功率控制策略

1.2.2反馈线性化控制策略

1.2.3基于Lyapunov稳定理论的控制

1.2.4基于无源理论的控制

1.2.5模糊控制及人工神经网络理论

1.2.6非线性控制策略总结

1.3论文的主要工作和内容安排

1.4小结

第二章PWM整流器拓扑结构及建模

2.1电压型PWM整流器的原理

2.2电压型PWM整流器拓扑结构

2.2.1单相PWM整流器半桥、全桥VSR拓扑结构

2.2.2三相PWM整流器半桥、全桥VSR拓扑结构

2.3三相电压型PWM整流器运行分析

2.4三相VSR建模

2.4.1三相静止abc坐标下PWM整流器模型

2.4.2两相静止αβ坐标下PWM整流器模型

2.4.3两相dq旋转坐标下PWM整流器模型

2.5小结

第三章基于PCHD模型的电压型PWM整流器无源控制

3.1无源控制的基本概念

3.2端口受控的耗散哈密顿(PCHD)系统

3.3三相PWM整流器PCHD模型

3.3.1整流器PCHD模型

3.3.2无源性证明

3.4 IDA-PBC控制策略

3.4.1基本控制思想

3.4.2控制器设计步骤

3.5基于PCHD模型的电压型PWM整流器无源控制器

3.5.1系统期望平衡点

3.5.2基于IDA-PBC方法的控制器设计

3.6小结

第四章 电压型PWM整流器无源控制系统仿真研究

4.1整流器无源控制系统仿真模型

4.2整流器无源控制系统仿真

4.2.1额定负载运行仿真

4.2.2轻载运行仿真分析

4.2.3重载运行仿真分析

4.2.4控制器仿真性能分析

4.5小结

第五章总结与展望

致谢

参考文献

个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果