具有不同负载PWM整流器的无源性控制

摘要

PWM整流器被广泛应用到变频器、电动机、高频开关电源等电气设备当中。PWM整流器的负载也多种多样，例如电阻负载、阻感负载、蓄电池负载和直流电机负载等。针对几种不同的负载，国内外专家学者曾采用反馈线性化，滑模变结构，自适应等非线性方法对其进行分析和控制。本文基于能量的观点，将无源性控制策略应用到PWM整流器的控制当中，并针对蓄电池负载和阻感性负载,对其控制算法进行了理论分析和仿真验证。同时，在无源性功率控制的基础上，对电阻负载PWM整流器的电压外环增加了滑模控制，并与未加滑模的PWM整流器进行了对比分析。本文的主要工作包括：
　　第一，在采用滑模变结构无源性功率控制的策略中，叙述了电阻负载PWM整流器的电路拓扑结构、d-q旋转坐标系下的状态平均模型和欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）模型；然后选取了滑模面对电压外环进行设计，并利用无源性控制理论求解，得出了系统的无源控制器；最后通过Matlab/Simulink仿真软件对控制系统作了仿真分析，结果表明，采用滑模变结构无源性功率控制能够有效的改善系统的动态和稳态性能，仿真效果良好。
　　第二，建立了蓄电池负载PWM整流器的数学模型，并在此基础上建立其欧拉-拉格朗日模型，针对其模型的特点利用无源性控制理论求解，得出了无源控制器；最后对系统进行了仿真分析，结果表明无源性控制方法对蓄电池负载的控制效果较好，且能为蓄电池进行恒压限流充电，稳定性好。
　　第三，基于能量的观点对阻感性负载的 PWM整流器进行了相应的建模分析，然后利用李雅谱诺夫方法求取了系统控制器并进行了仿真。通过与空间电压矢量控制对比表明，李雅谱诺夫控制方法稳态性能和跟踪性能良好，同时对于负载扰动有很好的抑制性。
　　针对几种不同的负载，通过仿真结果分析，最终实现了PWM整流器的单位功率因数控制。本文采取的控制方法有效地改善了系统的控制性能，达到了预期的控制目标。

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第一章 绪论

1.1 本课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究动态

1.3 主要研究内容和解决的主要问题

第二章 基于滑模变结构的三相PWM整流器无源性功率控制

2.1 PWM整流器的状态平均数学模型

2.2 PWM整流器的控制器求取

2.3 系统仿真及结果

2.4本章小结

第三章 基于蓄电池负载的PWM整流器无源性控制

3.1 在两相同步旋转坐标系下蓄电池负载PWM整流器的数学模型

3.2 蓄电池负载PWM整流器的无源性控制

3.3 基于蓄电池负载PWM整流器无源性控制系统的仿真分析

3.4 本章小结

第四章 基于李雅普诺夫方法的阻感性负载PWM整流器控制

4.1 PWM整流器数学模型

4.2系统控制器设计

4.3 基于Lyapunov方法的阻感性负载PWM整流器的仿真研究

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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